基于Workbench的活塞式空壓機護蓋網可靠性分析

林思橋，葉小龍，朱漢城，陳 虹

(廈門東亞機械工業股份有限公司，福建 廈門 361100)

1 引言

活塞式空壓機VA-80運用于軌道交通場合，安裝與列車底部。空壓機工作時，護蓋網不僅受到來自空壓機本身的激振，還會受到列車運行過程隨機振動所產生的激振[1-2]。可見，相比于工作于普通廠房的空壓機，運用于軌道交通的活塞式空壓機VA-80的工作條件更為嚴峻復雜，需要具有更為優秀的抗振性能[3]。活塞式空壓機VA-80的護蓋網鏈條網采用點焊連接，角件與底部橫梁沒有滿焊，需要對護蓋網的強度及振動烈度進行評估。

活塞式空壓機VA-80的護蓋網網面為鏈條網，邊緣與網罩邊框及底部橫梁點焊連接。護蓋網底部由2個角件點焊到網罩框架上，角件與底部橫梁采用角焊固定，護蓋網與活塞式空壓機本體通過2個角件的腰孔采用螺栓固定。為了驗證活塞式空壓機VA-80的護蓋網可靠性，本文將利用有限元分析方法，對護蓋網進行穩態結構分析、模態分析和隨機振動分析。

2 護蓋網可靠性分析原理

2.1 應力場的計算理論

基于彈性力學和有限元的理論[4-8]，空間單元的基本方程為

[k]e{q}e={F}e

(1)

單元內部的位移為

(2)

單元內部的應變為

{ε}e=[B]e{q}e

(3)

單元內部的應力為

{σ}e=[D]{ε}e

(4)

式中 [k]e——單元剛度矩陣

[N]——形函數矩陣

[B]e——單元應變矩陣

[D]——彈性矩陣

2.2 模態分析的計算理論

多自由度系統的自由振動運動方程和其自由振動解[9-11]可以表示為

(5)

x=Asin(ωt+φ)

(6)

式中M——系統的質量矩陣

K——剛度矩陣

A——振幅矢量

ω——無阻尼固有頻率

φ——相位角

將式(6)代入式(5)中可以得到齊次代數方程組