离心式风机蜗壳的振动与声辐射控制

    风机在国民经济各个部门中被广泛的应用，对生产和生活都有着重要的作用。风机在运行过程中产生的振动和噪声问题一直是工业生产中的一大难题。国内外的众多学者一直致力于风机降噪的处理和研究，但是大部分的研究都是针对风机内部的流场。本文以4-72 No.2.8型风机的蜗壳为研究对象，采用软件仿真和实验两种方法分别得出风机蜗壳的前六阶模态并进行了对比。根据风机蜗壳各阶模态的振型图得出风机蜗壳振动比较剧烈的位置，在这些位置处黏贴丁基橡胶阻尼来进行治理。同时运用软件仿真和实验测量的方法对治理前和治理后的风机蜗壳进行声辐射的测量，并进行对比分析。结果证明本文的研究方法能够明显的降低风机蜗壳的声辐射问题。

    1 模态分析

    1.1 模态分析理论

    模态分析[1]实质上就是一种坐标的变换，即将物理坐标转换为模态坐标。模态是机械结构的固有的一种振动特性。每一种模态都包含特定的固有频率、模态刚度、模态阻尼、模态质量和模态振型。模态分析的最终目的是通过寻求系统的模态参数，为结构系统的振动故障诊断和预报、振动特性分析、以及结构动力特性的优化设计提供依据。模态分析其实就是求解方程：

[M]{x ?} +[C]{x ?} +[K]{x } ={ f ( t )}（1）

    式中 [M]，[C]，[K]，{f}( t )，x? ，x? 和 x 分别为质量矩阵，阻尼矩阵，刚度矩阵，激振力向量，加速度向量，速度向量和位移向量。

    如果上述方程的右端激振力向量为零，则变为特征值问题的求解了。结构的模态参数就是方程计算得到的特征值和特征向量——模态分析的解析方法。

    1.2 模态仿真及实验

    本文分别运用软件仿真和实验的方法对风机蜗壳进行了模态分析。运用Ansys软件对风机蜗壳进行模态分析时的以下参数如表1。

    运用实验方法[2]（LMS Test. Lab振动分析系统）对风机蜗壳进行模态分析。悬挂方式采用的是自由边界条件，激励方式选用的激振器激励。

    实验原理框图如图1。

    实验装置图如图2。

    两种方法分别得到了风机蜗壳的前六阶模态，分析结果及对比如表2。

    从表2中可以看出两种模态分析方法得到的风机蜗壳的固有频率存在一些误差，主要是因为有限元分析中建立的模型所施加的约束都是理想的并且划分的网格比较多，而在模态实验中这些都是完全没有必要也是无法实现的。从表格中可以看出两种分析方法得到的模态整体上是一致的。