搜索【案例賞析】基于ANSYSWorkbench的雙轉(zhuǎn)子電機的不平衡響應(yīng)分析
2016-10-22 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
1問題描述
如圖所示的電機含有兩個轉(zhuǎn)子:內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子。
內(nèi)轉(zhuǎn)子是一根實心軸,較長;它的兩端通過軸承與機架相連;在兩端距離軸承不遠(yuǎn)的地方裝有兩個圓盤(圖中沒有繪制,在有限元分析中圓盤會用質(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)子上也有兩個圓盤,這兩個圓盤不存在偏心質(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)在要對該雙轉(zhuǎn)子電機進(jìn)行轉(zhuǎn)子動力學(xué)仿真,具體是做諧響應(yīng)分析,目的是考察:
(1)7號節(jié)點(內(nèi)轉(zhuǎn)子上)和12號節(jié)點(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點的幅頻關(guān)系曲線。
(2)在某一個給定頻率處的轉(zhuǎn)軸軌跡圖。
(3)在某一個給定頻率處轉(zhuǎn)軸的渦動動畫。
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號節(jié)點、7號節(jié)點和外轉(zhuǎn)子的10號節(jié)點、12號節(jié)點添加圓盤相關(guān)參數(shù)(質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量);
隨后在connection里添加軸承約束;在7號節(jié)點的施加不平衡力,其中y方向為70e-6,z方向為-70e-6;在Analysis Setting中設(shè)置激勵頻率為0~233.3Hz,結(jié)果點數(shù)為500,采用完全法求解,常阻尼比為0.02.
4結(jié)果對比
ANSYS APDL和ANSYS Workbench得到7號節(jié)點(內(nèi)轉(zhuǎn)子上)和12號節(jié)點(外轉(zhuǎn)子上)的幅值與頻率的關(guān)系圖如下:
在262步,122.267Hz下的軌跡如下:
ANSYS APDL和ANSYS Workbench結(jié)果一致,在后處理方面ANSYS APDL比ANSYS Workbench更豐富。
注:例子來自ANSYS help中轉(zhuǎn)子動力學(xué)—8.7. Example Unbalance Harmonic Analysis。
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