基于有限元法的风机框架轻量化设计

□ 傅 田□ 缪莹赟

1.重庆工业职业技术学院 重庆401120

2.浙江遨游动力系统有限公司 浙江湖州313000

1 问题的提出

机壳、叶轮、进风口和外转子电机是空调风机的主要构成部分，其中机壳的主要作用是支撑整个风机，是风机的主要支撑部件。机壳除了承受风机的总质量之外，还需承受转子离心力、皮带轮张紧力及流体静压和动压等载荷［1］，因此对空调风机框架的研究至关重要，框架结构力学特性在很大程度上决定了风机的振动、寿命和可靠性。目前国内风机框架设计通常基于经验设计，设计周期长、质量大、成本高，不利于风机结构的轻量化设计。

笔者以SYQ710K风机框架为研究对象，基于有限元法对风机框架建模，计算出刚度和振动仿真结果，并进行CAE仿真分析，在通过试验测试结果验证后，得出风机外壳轻量化设计的方法。

2 有限元分析

建立风机框架的有限元模型，针对风机的工作原理和不同的安装方式，对风机框架在不同工况条件下进行振动仿真和刚度仿真。

2.1 有限元分析建模

有限元模型要如实反映结构的几何形状、材料特性、传力性质，边界约束条件和承载方式，同时也要满足工程精度要求和经济性要求［2］。基于此原则和方法，建立风机框架有限元模型，如图1所示。该有限元模型中节点共103 186个，单元共102 168个，轴和叶轮采用集中质量点施加在框架连接位置，模拟轴和叶轮的质量影响。

▲图1 风机框架的有限元模型

2.2 基于有限元法的力学性能分析

风机框架的运行工况取决于风机的安装条件和受力条件，在力学上称为位移边界条件和力边界条件。……