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將排風(fēng)機葉輪模型引入到ANSYS中。葉輪整體材料為Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，密度7850 kg/m3，彈性模量210 gpa，泊松比0.3。葉片角度可調(diào)的葉輪，輪轂和葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)采用Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，葉片采用尼龍66。該材料阻燃、防爆、耐磨、耐熱。它常被用作機械配件，而非有色金屬，作為機械外殼或發(fā)動機葉片。該材料的密度為1150 kg/m3，彈性模量為8.3gpa，泊松比為0.28。葉輪各部分采用可調(diào)葉片固定連接。在葉片角度可調(diào)的葉輪中，當(dāng)葉片臂與輪轂連接時，排風(fēng)機葉片臂可以旋轉(zhuǎn)和調(diào)整，即接觸面的法向可以分離，在切向上沒有相對滑動。由于葉片的葉尖比整個葉輪機構(gòu)中的其他零件更容易變形，因此葉片嚙合時應(yīng)減小網(wǎng)格尺寸，輪轂零件在整個結(jié)構(gòu)中的變形較小。考慮計算時間，可以適當(dāng)增大網(wǎng)格尺寸。在求解自由模態(tài)時，剛體有三個平移和三個旋轉(zhuǎn)，因此前六個頻率是系統(tǒng)的剛體模態(tài)。整個排風(fēng)機葉輪機構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)。計算了兩個葉輪的前20個自由振型，并從中提取了前6個自由振型。

比較兩種葉輪的振動模態(tài)，可以看出，每種葉片的低階模態(tài)都表現(xiàn)出從葉片頂部到根部的彎曲變形，高階模態(tài)是葉片兩側(cè)的扭轉(zhuǎn)變形。排風(fēng)機葉輪各級的形狀變形和較大變形都在葉片頂部，葉片角度可調(diào)的葉輪的葉片變形相對較大，因為其材質(zhì)為尼龍66，剛度小于Q235，更容易變形。葉片角固定葉輪的葉根與輪轂固定，因此葉根與輪轂相對穩(wěn)定，基本無變形。由于葉片角度可調(diào)葉輪增加了角度調(diào)節(jié)機構(gòu)，使得葉根彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形較小。排風(fēng)機實驗采用了力錘激勵、加速度傳感器采集信號、LMS數(shù)據(jù)采集與處理等方法。該測試的主要過程包括：支持被測對象、選擇激勵方案、布置傳感器、確定輸入通道、建立測試模型和與通道相關(guān)、確定分析帶寬、測量和保存數(shù)據(jù)。由于輪轂變形基本為0，排風(fēng)機葉輪通過柔性彈性繩懸掛在輪轂上進(jìn)行測量。振動方式選擇力錘激振，固定錘擊點，移動傳感器測量。由于葉片的明顯變形，每個葉片頂部和根部有兩個測量點，葉片下方輪轂有一個測量點，每個葉輪有50個測量點。建立合適的圓柱坐標(biāo)系，測量各測點的相對坐標(biāo)，建立測試模型。傳感器布置完畢后，測試通道與模型中相應(yīng)的測量點相關(guān)聯(lián)。通過力錘激勵收集數(shù)據(jù)。同樣的方法依次測量每個葉輪的50個測量點。在PolyMax輸入模塊中選擇已有的fr集，在高層穩(wěn)態(tài)圖中選擇符號較多的列，即阻尼頻率、頻率和模向量穩(wěn)定性。

在采集到排風(fēng)機的振動信號中，電機的水平振動和徑向振動是整個風(fēng)機嚴(yán)重的振動。在1159.86赫茲時，振動幅度大，與兩級葉輪通過頻率之和一致。高頻頻率是由于葉片在旋轉(zhuǎn)過程中周期性地通過空氣中固定位置的壓力波動引起的，等于葉片的旋轉(zhuǎn)頻率乘以葉片數(shù)。排風(fēng)機葉片通過頻率的計算公式為f=m.n/60，其中m為動葉片數(shù)，n為風(fēng)機轉(zhuǎn)速，風(fēng)機兩級葉片數(shù)為14和10，兩級葉片通過頻率分別為676.67hz、483.33hz，兩個頻率之和為1160hz。通過該頻率時，葉片的振動加速度為2.0g，說明葉片與風(fēng)機外殼的動、靜干擾對氣流波動影響較大。

從軸向不同位置的振動來看，排風(fēng)機進(jìn)出口振動小。入口主振頻率分別為47.27Hz和96.18Hz，分別為風(fēng)機的基頻和雙頻。入口流速為層流狀態(tài)，振動為機械振動。出口處主要振動頻率為189.91赫茲、1159.86赫茲、1351.40赫茲和2313.19赫茲，主要為風(fēng)機基頻的四倍和氣流脈動引起的高頻振動。入口的振動略強于出口的振動。級葉輪旋轉(zhuǎn)加速后，排風(fēng)機內(nèi)部流場變得更加復(fù)雜，而第二級葉輪反向加速時，葉片迎角較大，氣動力影響較大，通過第二級葉輪等流量后流場趨于穩(wěn)定。一級葉輪的振動與電機的振動相似，主要是由復(fù)雜流場的氣動力和風(fēng)機基頻的四、五倍頻率振動引起的。二級葉輪高頻寬帶振動的振幅遠(yuǎn)大于風(fēng)機基頻機械振動的振幅。