基于Ansys的电机轴系扭动振动研究
发布时间：2021-11-24 20:00
船舶电机的轴系不仅起到传递转距和功率的作用,也起到动力系统调速的作用,是船舶动力系统的关键装置。由于船舶电机的轴系在正常运行过程中受到外界激励作用,会产生受迫振动和扭转振动等多种振动形式,影响电机轴系的工作稳定性,甚至造成结构出现疲劳破坏。针对这一问题。本文通过建立船舶轴系的多体动力学模型,结合有限元仿真软件Ansys对电机轴系的扭转振动进行仿真分析,仿真过程包括有限元模型的建立、边界条件和约束条件的施加、扭转振动的求解以及后处理等环节。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(16)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
电机轴系的扭转振动参数模型Fig.1Parametermodeloftorsionalvibrationofmotorshafting
图2为轴系中联轴器的截面有限元划分示意图。图2轴系中联轴器的截面有限元划分示意图Fig.2Sectionalfiniteelementdivisiondiagramofcouplinginshafting2）边界条件施加主要包括轴系中扭转载荷的施加和自由度的限制，如图3所示。限制轴系元件的上表面自由度，在圆周方向施加扭矩。图3边界条件施加Fig.3Applicationofboundaryconditions在边界定义时，需要约束轴系上表面的3个平动和3个转动自由度，在各传动轴连接处定义旋转副，使用匀质圆盘替代轴系中的轴承等元件，定义齿轮啮合刚度为1E8N/m。3）求解和后处理模型在边界条件确定后，进入Ansys的后处理程序PostSolution，有限元求解的速度与网格的划分粗细有正相关的关系，网格越精密，计算的精度越高，但求解的速度越慢。图4为后处理的电机轴系联轴器截面的扭转振动云图。图4电机轴系联轴器截面的扭转振动云图Fig.4Cloudchartoftorsionalvibrationofshaftcouplingsectionofmotor3结语电力驱动船舶的推进电机轴系起到功率传递和调速的作用，由于电机轴系的附件如齿轮、联轴器、轴承等均属于刚性元件，在轴系的激振力和力矩作用下，轴系会产生扭转振动，影响动力系统的稳定。本文针对电机轴系的扭转振动特性进行了系统研究，建立了扭转振动简化模型，并基于Ansys平台进行了电机轴系的扭转振动仿真。参考文献：祁红兴.试论机电耦合对MHEV动力系统轴系振动的影响[J].中国化工贸易,2015,7(16).[1]苏洛养.活塞式压缩机轴系扭转振动及电机转矩的计算机解[J].压缩机技术,1983(4):3–16.[2]于姝雯,王东华,刘志刚.考虑齿轮啮合激励的齿轮传动轴系扭振特性分析[J].动力学与控制?
图2为轴系中联轴器的截面有限元划分示意图。图2轴系中联轴器的截面有限元划分示意图Fig.2Sectionalfiniteelementdivisiondiagramofcouplinginshafting2）边界条件施加主要包括轴系中扭转载荷的施加和自由度的限制，如图3所示。限制轴系元件的上表面自由度，在圆周方向施加扭矩。图3边界条件施加Fig.3Applicationofboundaryconditions在边界定义时，需要约束轴系上表面的3个平动和3个转动自由度，在各传动轴连接处定义旋转副，使用匀质圆盘替代轴系中的轴承等元件，定义齿轮啮合刚度为1E8N/m。3）求解和后处理模型在边界条件确定后，进入Ansys的后处理程序PostSolution，有限元求解的速度与网格的划分粗细有正相关的关系，网格越精密，计算的精度越高，但求解的速度越慢。图4为后处理的电机轴系联轴器截面的扭转振动云图。图4电机轴系联轴器截面的扭转振动云图Fig.4Cloudchartoftorsionalvibrationofshaftcouplingsectionofmotor3结语电力驱动船舶的推进电机轴系起到功率传递和调速的作用，由于电机轴系的附件如齿轮、联轴器、轴承等均属于刚性元件，在轴系的激振力和力矩作用下，轴系会产生扭转振动，影响动力系统的稳定。本文针对电机轴系的扭转振动特性进行了系统研究，建立了扭转振动简化模型，并基于Ansys平台进行了电机轴系的扭转振动仿真。参考文献：祁红兴.试论机电耦合对MHEV动力系统轴系振动的影响[J].中国化工贸易,2015,7(16).[1]苏洛养.活塞式压缩机轴系扭转振动及电机转矩的计算机解[J].压缩机技术,1983(4):3–16.[2]于姝雯,王东华,刘志刚.考虑齿轮啮合激励的齿轮传动轴系扭振特性分析[J].动力学与控制?
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑齿轮啮合激励的齿轮传动轴系扭振特性分析[J]. 于姝雯,王东华,刘志刚,李玩幽. 动力学与控制学报. 2016(05)
[2]活塞式压缩机轴系扭转振动及电机转矩的计算机解[J]. 苏洛养. 压缩机技术. 1983(04)
本文编号：3516663
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(16)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
电机轴系的扭转振动参数模型Fig.1Parametermodeloftorsionalvibrationofmotorshafting
图2为轴系中联轴器的截面有限元划分示意图。图2轴系中联轴器的截面有限元划分示意图Fig.2Sectionalfiniteelementdivisiondiagramofcouplinginshafting2）边界条件施加主要包括轴系中扭转载荷的施加和自由度的限制，如图3所示。限制轴系元件的上表面自由度，在圆周方向施加扭矩。图3边界条件施加Fig.3Applicationofboundaryconditions在边界定义时，需要约束轴系上表面的3个平动和3个转动自由度，在各传动轴连接处定义旋转副，使用匀质圆盘替代轴系中的轴承等元件，定义齿轮啮合刚度为1E8N/m。3）求解和后处理模型在边界条件确定后，进入Ansys的后处理程序PostSolution，有限元求解的速度与网格的划分粗细有正相关的关系，网格越精密，计算的精度越高，但求解的速度越慢。图4为后处理的电机轴系联轴器截面的扭转振动云图。图4电机轴系联轴器截面的扭转振动云图Fig.4Cloudchartoftorsionalvibrationofshaftcouplingsectionofmotor3结语电力驱动船舶的推进电机轴系起到功率传递和调速的作用，由于电机轴系的附件如齿轮、联轴器、轴承等均属于刚性元件，在轴系的激振力和力矩作用下，轴系会产生扭转振动，影响动力系统的稳定。本文针对电机轴系的扭转振动特性进行了系统研究，建立了扭转振动简化模型，并基于Ansys平台进行了电机轴系的扭转振动仿真。参考文献：祁红兴.试论机电耦合对MHEV动力系统轴系振动的影响[J].中国化工贸易,2015,7(16).[1]苏洛养.活塞式压缩机轴系扭转振动及电机转矩的计算机解[J].压缩机技术,1983(4):3–16.[2]于姝雯,王东华,刘志刚.考虑齿轮啮合激励的齿轮传动轴系扭振特性分析[J].动力学与控制?
图2为轴系中联轴器的截面有限元划分示意图。图2轴系中联轴器的截面有限元划分示意图Fig.2Sectionalfiniteelementdivisiondiagramofcouplinginshafting2）边界条件施加主要包括轴系中扭转载荷的施加和自由度的限制，如图3所示。限制轴系元件的上表面自由度，在圆周方向施加扭矩。图3边界条件施加Fig.3Applicationofboundaryconditions在边界定义时，需要约束轴系上表面的3个平动和3个转动自由度，在各传动轴连接处定义旋转副，使用匀质圆盘替代轴系中的轴承等元件，定义齿轮啮合刚度为1E8N/m。3）求解和后处理模型在边界条件确定后，进入Ansys的后处理程序PostSolution，有限元求解的速度与网格的划分粗细有正相关的关系，网格越精密，计算的精度越高，但求解的速度越慢。图4为后处理的电机轴系联轴器截面的扭转振动云图。图4电机轴系联轴器截面的扭转振动云图Fig.4Cloudchartoftorsionalvibrationofshaftcouplingsectionofmotor3结语电力驱动船舶的推进电机轴系起到功率传递和调速的作用，由于电机轴系的附件如齿轮、联轴器、轴承等均属于刚性元件，在轴系的激振力和力矩作用下，轴系会产生扭转振动，影响动力系统的稳定。本文针对电机轴系的扭转振动特性进行了系统研究，建立了扭转振动简化模型，并基于Ansys平台进行了电机轴系的扭转振动仿真。参考文献：祁红兴.试论机电耦合对MHEV动力系统轴系振动的影响[J].中国化工贸易,2015,7(16).[1]苏洛养.活塞式压缩机轴系扭转振动及电机转矩的计算机解[J].压缩机技术,1983(4):3–16.[2]于姝雯,王东华,刘志刚.考虑齿轮啮合激励的齿轮传动轴系扭振特性分析[J].动力学与控制?
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑齿轮啮合激励的齿轮传动轴系扭振特性分析[J]. 于姝雯,王东华,刘志刚,李玩幽. 动力学与控制学报. 2016(05)
[2]活塞式压缩机轴系扭转振动及电机转矩的计算机解[J]. 苏洛养. 压缩机技术. 1983(04)
本文编号：3516663
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