【案例賞析】基于ANSYSWorkbench的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的不平衡響應(yīng)分析

2016-10-22 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1問題描述

如圖所示的電機(jī)含有兩個(gè)轉(zhuǎn)子:內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子。

內(nèi)轉(zhuǎn)子是一根實(shí)心軸,較長(zhǎng);它的兩端通過軸承與機(jī)架相連;在兩端距離軸承不遠(yuǎn)的地方裝有兩個(gè)圓盤(圖中沒有繪制,在有限元分析中圓盤會(huì)用質(zhì)量單元表示),而且右邊的圓盤上存在不平衡質(zhì)量,該不平衡質(zhì)量產(chǎn)生了不平衡的力(f0 = 70e-6kg·m)。

外轉(zhuǎn)子是一根空心軸,它套在內(nèi)轉(zhuǎn)子外面。外轉(zhuǎn)子的左端與機(jī)架通過軸承相連,右端面通過軸承與內(nèi)轉(zhuǎn)子連接(圖中沒有表示出來)。在外轉(zhuǎn)子上也有兩個(gè)圓盤,這兩個(gè)圓盤不存在偏心質(zhì)量的問題。

內(nèi)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速是14000rpm,而外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速是內(nèi)轉(zhuǎn)子的1.5倍,即21000rpm。

現(xiàn)在要對(duì)該雙轉(zhuǎn)子電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)仿真,具體是做諧響應(yīng)分析,目的是考察:

(1)7號(hào)節(jié)點(diǎn)(內(nèi)轉(zhuǎn)子上)和12號(hào)節(jié)點(diǎn)(外轉(zhuǎn)子上)的幅值與頻率的關(guān)系圖。也就是要繪制這兩個(gè)點(diǎn)的幅頻關(guān)系曲線。

(2)在某一個(gè)給定頻率處的轉(zhuǎn)軸軌跡圖。

(3)在某一個(gè)給定頻率處轉(zhuǎn)軸的渦動(dòng)動(dòng)畫。

2模型建立

在ANSYS DM中插入內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子模型,具體方式為file—import shaft geometry,得到模型如下:

3約束加載

在ANSYS Mechanical里面,分別給內(nèi)轉(zhuǎn)子的2號(hào)節(jié)點(diǎn)、7號(hào)節(jié)點(diǎn)和外轉(zhuǎn)子的10號(hào)節(jié)點(diǎn)、12號(hào)節(jié)點(diǎn)添加圓盤相關(guān)參數(shù)(質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量);

隨后在connection里添加軸承約束;在7號(hào)節(jié)點(diǎn)的施加不平衡力,其中y方向?yàn)?0e-6,z方向?yàn)?70e-6;在Analysis Setting中設(shè)置激勵(lì)頻率為0~233.3Hz,結(jié)果點(diǎn)數(shù)為500,采用完全法求解,常阻尼比為0.02.