除尘器轴承端盖模态分析

李 婷（榆林职业技术学院，陕西榆林，719000）



除尘器轴承端盖模态分析

李 婷
（榆林职业技术学院，陕西榆林，719000）

摘要：本文采用有限元分析软件ANSYS分析方法及模态分析技术，建立除尘器轴承端盖的有限元模型，对端盖进行模态分析，求得端盖固有频率和振型，为端盖的进一步优化设计提供了理论依据。

关键词：轴承端盖；有限元分析；模态分析

0　引言

端盖的一般作用：轴承外圈的轴向定位；防尘和密封，除本身可以防尘和密封外，也常和密封件配合以达到密封作用；位于车床电动机和主轴箱之间的端盖，主要起传递扭矩和缓冲减震的作用，使主轴箱的转动平稳。因此该零件具有足够的强度、刚度耐磨性和韧性，以适应端盖的工作条件。

模态分析主要是研究结构或机器部件的振动特性，得到结构的固有频率和振型。振动现象是机械结构经常需要面对的问题之一，由于振动会造成结构的共振或疲劳从而破坏结构，所以必须了解结构的固有频率和振型，避免在实际工况中因共振因素造成结构的损坏。对复杂结构进行精确的模态分析将为评价现有结构的动态特性、诊断及预报结构系统的故障、新产品的动态性能的预估及优化设计提供科学的依据。

图1　端盖模态振型云图

图2　端盖振动频率

1　有限元分析模型

1.1 几何模型的建立

应用pro/E软件建立三维实体模型，后将模型导入Ansys Design Modeler平台，并对三维模型进行优化。因为圆角对端盖

的影响较小，所以对圆角可以进行忽略，这样简化不仅符合有限元建模的规则，也可以减少ANSYS 运行时的求解时间，同时不会对端盖模态分析产生影响。

1.2 材料属性定义

轴承端盖采用45#钢，其弹性模量为E=2.09E×1011，泊松比为υ=0.269，密度7.890×103kg/m3。

1.3 网格划分

划分网格是建立有限元模型的一个重要环节，划分网格的形式对计算精度和计算规模将产生直接影响,划分网格时应从网格数量、网格疏密等方面考虑以下基本原则: 进行应力分析(包括静应力和动应力) 适合划分疏密不同的网格，因为固有频率和振型主要取决于结构质量分布和刚度分布,不存在类似应力集中的现象,采用均匀网格可使结构刚度矩阵和质量矩阵的元素不致相差太大, 可减小数值计算误差，故计算固有特性时则趋于采用较均匀的网格形式。

2　计算结果分析

根据有限元分析软件ANSYS进行计算求解，得出端盖前六阶模态的振型云图（图1）和频率（图2）。

由上述分析结果可以看出，在不同频率下轴承端盖会产生不同情况的变形，在设计过程中要避开这些频率，以免对轴承端盖产生破坏作用。

3　结束语

本文采用ANSYS有限元分析软件对旋转网式综合除尘器轴承端盖进行固有特性的分析。ANSYS有限元分析软件也可以对其他零件，确定其结构的固有频率和振型，从而指导产品设计，避免外力频率和结构固有频率相同，以防止共振现象。

参考文献

[1] 丁欣硕, 凌贵龙.Ansys Workbench 14.5有限元分析案例详解[M]. 北京: 清华大学出版社, 2007.9

[2] 陆爽等编著. Ansys Workbench 13.0有限元分析从入门到精通[M]. 机械工业出版社, 2002.1

[3] 宋剑锋. ANSYS有限元分析[M]. 中国铁道出版社, 2008

Modal analysis of bearing end cover of dust collector

Li Ting
（Career Technical College,Yulin,Yulin,Shaanxi,719000）

Abstract：In this paper,the finite element analysis software ANSYS analysis method and modal analysis technology,precipitator bearing end cover of the finite element model is established,modal analysis of end cover,obtain the end cover inherent frequency and vibration type,provides a theoretical basis for the end caps to further optimize the design.

Keywords：bearing cover;finite element analysis;modal analysis