振動(dòng)環(huán)境中牽引電機(jī)的動(dòng)力響應(yīng)及破壞分析

2013-06-15 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

牽引電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中不但承受牽引電動(dòng)機(jī)本身產(chǎn)生的各種交變載荷,且承受由于路基軌道交接接縫、道岔引起的沖擊載荷,以及各種隨機(jī)動(dòng)載荷。這些載荷將使電機(jī)受迫產(chǎn)生振動(dòng),使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)應(yīng)力,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞損壞。采用動(dòng)力學(xué)的分析方法可計(jì)算出結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和結(jié)構(gòu)承受隨時(shí)間或頻率變化的載荷時(shí)的瞬態(tài)應(yīng)力分布。

牽引電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中承受的載荷情況非常復(fù)雜,這些載荷將使電機(jī)受迫產(chǎn)生振動(dòng),使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)應(yīng)力,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞損壞,引起過大的動(dòng)態(tài)變形,影響電機(jī)的正常工作。機(jī)械系統(tǒng)對(duì)沖擊載荷會(huì)作出響應(yīng),雖然沖擊時(shí)間相對(duì)很短,但它產(chǎn)生的瞬態(tài)響應(yīng)將產(chǎn)生最大的應(yīng)力和最大的位移,可能使機(jī)械瞬時(shí)失靈,甚至被損傷。采用動(dòng)力學(xué)的分析方法可計(jì)算出結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和結(jié)構(gòu)承受隨時(shí)間或頻率變化的載荷時(shí)的瞬態(tài)應(yīng)力分布。

采用ANSYS有限元分析軟件,對(duì)牽引電機(jī)進(jìn)行模態(tài)、瞬態(tài)、諧響應(yīng)、譜響應(yīng)等動(dòng)力學(xué)的有限元分析,研究電機(jī)結(jié)構(gòu)的各種動(dòng)態(tài)特性參數(shù),并通過對(duì)計(jì)算結(jié)果的研究與分析,優(yōu)化電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu),掌握機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力場(chǎng)的分布情況,可進(jìn)一步改善電機(jī)動(dòng)態(tài)特性,為提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能和降低電機(jī)振動(dòng)提供理論指導(dǎo)。

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前四階模態(tài)振型圖

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PSD結(jié)果響應(yīng)曲線

以ANSYS為主要工具,分析ZD120A電機(jī)動(dòng)力學(xué)性能和應(yīng)力情況,認(rèn)為結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析在電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起重要作用。

利用ANSYS軟件APDL語言,實(shí)現(xiàn)了ZD120A電機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算,利用循環(huán)對(duì)稱分析法對(duì)鐵心振型和自振頻率進(jìn)行計(jì)算,為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供新的計(jì)算方法和理論參考。

利用ANSYS軟件對(duì)電機(jī)機(jī)座在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子周期交變旋轉(zhuǎn)不平衡離心力作用下進(jìn)行諧響應(yīng)分析,計(jì)算出各旋轉(zhuǎn)頻率下電機(jī)機(jī)座的每一點(diǎn)的應(yīng)力和應(yīng)變。

利用PSD法,對(duì)ZD120A脈流牽引電機(jī)機(jī)座進(jìn)行了分析,算出機(jī)座各個(gè)部位的統(tǒng)計(jì)應(yīng)力,同時(shí)根據(jù)Miner定律對(duì)機(jī)座的疲勞壽命進(jìn)行評(píng)估。

利用ANSYS響應(yīng)譜分析方法,計(jì)算出在給定三個(gè)方向振動(dòng)激勵(lì)譜情況下,電機(jī)機(jī)座各部分的應(yīng)力和應(yīng)變情況。

通過對(duì)ZD120A電機(jī)機(jī)座的結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析計(jì)算,認(rèn)為電機(jī)振動(dòng)過程中,電機(jī)本身的內(nèi)部振動(dòng),即轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)和重力作用的激勵(lì)下對(duì)機(jī)座的破壞性很小,而列車振動(dòng)時(shí)的外部激勵(lì)對(duì)機(jī)座的影響較大。

ANSYS作為優(yōu)秀的有限元分析軟件,目前在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析中非常普遍,軟件界面友好、接口完善、求解能力強(qiáng)。

ANSYS易用易學(xué),在我們產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用很好,通過計(jì)算進(jìn)一步提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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