振動環(huán)境中牽引電機的動力響應及破壞分析

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

牽引電動機在實際運行中不但承受牽引電動機本身產生的各種交變載荷,且承受由于路基軌道交接接縫、道岔引起的沖擊載荷,以及各種隨機動載荷。這些載荷將使電機受迫產生振動,使結構產生動應力,導致結構產生疲勞損壞。采用動力學的分析方法可計算出結構動態(tài)響應特性和結構承受隨時間或頻率變化的載荷時的瞬態(tài)應力分布。

牽引電動機在實際運行中承受的載荷情況非常復雜,這些載荷將使電機受迫產生振動,使結構產生動應力,導致結構產生疲勞損壞,引起過大的動態(tài)變形,影響電機的正常工作。機械系統(tǒng)對沖擊載荷會作出響應,雖然沖擊時間相對很短,但它產生的瞬態(tài)響應將產生最大的應力和最大的位移,可能使機械瞬時失靈,甚至被損傷。采用動力學的分析方法可計算出結構動態(tài)響應特性和結構承受隨時間或頻率變化的載荷時的瞬態(tài)應力分布。

采用ANSYS有限元分析軟件,對牽引電機進行模態(tài)、瞬態(tài)、諧響應、譜響應等動力學的有限元分析,研究電機結構的各種動態(tài)特性參數(shù),并通過對計算結果的研究與分析,優(yōu)化電機的機械結構,掌握機械結構的動態(tài)應力場的分布情況,可進一步改善電機動態(tài)特性,為提高電機的運轉性能和降低電機振動提供理論指導。

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前四階模態(tài)振型圖

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PSD結果響應曲線

以ANSYS為主要工具,分析ZD120A電機動力學性能和應力情況,認為結構動力分析在電機機械結構設計中起重要作用。

利用ANSYS軟件APDL語言,實現(xiàn)了ZD120A電機轉子的臨界轉速計算,利用循環(huán)對稱分析法對鐵心振型和自振頻率進行計算,為轉子結構設計提供新的計算方法和理論參考。

利用ANSYS軟件對電機機座在發(fā)電機轉子周期交變旋轉不平衡離心力作用下進行諧響應分析,計算出各旋轉頻率下電機機座的每一點的應力和應變。

利用PSD法,對ZD120A脈流牽引電機機座進行了分析,算出機座各個部位的統(tǒng)計應力,同時根據(jù)Miner定律對機座的疲勞壽命進行評估。

利用ANSYS響應譜分析方法,計算出在給定三個方向振動激勵譜情況下,電機機座各部分的應力和應變情況。

通過對ZD120A電機機座的結構動力分析計算,認為電機振動過程中,電機本身的內部振動,即轉子自轉和重力作用的激勵下對機座的破壞性很小,而列車振動時的外部激勵對機座的影響較大。

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

ANSYS易用易學,在我們產品設計中應用很好,通過計算進一步提高了設計質量。

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