搜索基于ANSYSWorkbench的低噪声海水泵有限元分析
2016-10-22 by:CAE仿真在线 来源:互联网
基于ANSYS Workbench
的低噪声海水泵有限元分析
李永东, 张海鹰, 马小录, 白坤雪, 高爱军
(中国船舶重工集团公司第705研究所, 陕西西安, 710077)
摘 要: 为进一步优化设计鱼雷用低噪声海水泵,利用工程仿真技术集成平台ANSYSWorkbench对鱼雷用低噪声海水泵关键零部件进行了静力学及动力学有限元分析,得到了某种工况下低噪声海水泵关键零部件的受力情况及振动特性,并通过对齿圈进行谐响应分析,预测结构的持续动力学特性。该分析结果可为低噪声海水泵的设计及试验提供理论支持,对于缩短研发周期、节省试制费用和提高设计质量有一定的参考作用。
关键词: 鱼雷; 低噪声海水泵; 振动特性; 谐响应; 有限元分析
中图分类号:TJ630.32; TH137.51
0 引言
海水泵作为热动力鱼雷中重要的海水增压元件, 目前主要采用渐开线外啮合齿轮泵或叶片泵[1]。由于泵结构自身的工作特点所产生的压力脉动会沿着海水的流动通路传递, 引起相关零部件和管道振动, 并通过鱼雷壳体向外辐射噪声[2]。 为减小外啮合齿轮海水泵出口压力脉动, 通常会采取增加齿轮齿数、侧板设置卸荷槽、提高齿轮加工精度[3]及在泵出口设置减振管[2]等方法。
鱼雷用低噪声海水泵则通过采用内啮合渐开线齿轮泵的结构形式减小海水泵的出口压力脉动。低噪声海水泵具有流量脉动小、无困油、噪声低等优点[3]。在排量及外形尺寸相同的情况下, 其出口流量脉动系数远低于外啮合齿轮泵。
目前, 针对内啮合齿轮泵的研究主要集中在某个零件及单个结构的分析计算方面[4],很少采用有限元方法对泵进行静力学及动力学分析。ANSYSWorkbench作为新一代多物理场协同CAE(computer aided engineering)仿真环境不但继承了ANSYS经典平台(ANSYS Classic)在有限元仿真分析上的所有功能, 而且融入了UG、PRO/E等CAD软件强大的集合建模功能[5]。文中利用有限元仿真平台ANSYS Workbench对低噪声海水泵结构进行仿真, 通过对相关结构进行静力学及动力学分析, 为工程设计及试验提供理论支撑。
1 低噪声海水泵工作原理
2 有限元分析前处理
3 仿真计算与分析
4 结论
文中利用ANSYS Workbench对低噪声海水泵关键零部件进行了静力学与动力学仿真, 获得了泵在仿真现实工况下的力学特性, 通过仿真分析得出如下结论:
1) 仿真得到了齿轮轴、齿圈应力分布情况以及两者啮合过程中的接触应力分布情况;
2) 通过模态分析得到了齿轮轴、齿圈、壳体等各自的振动固有频率值及模态振型, 分析可知, 泵在工作中不存在由于输入转矩引起的共振问题;
3) 通过对齿圈的谐响应分析得到了齿圈的应力响应曲线, 从而预测齿圈在动载荷作用下的持续动力学特性。
参考文献:
[1] 查志武, 史小峰, 钱志博. 鱼雷热动力技术[M].北京: 国防工业出版社, 2009.
[2] 白坤雪, 尹韶平. 基于HyperMesh和Nastran的鱼雷海水管有限元分析[J]. 鱼雷技术, 2012, 20(1): 14-18.
[3] 李壮云. 液压元件与系统[M]. 北京: 机械工业出版社, 2011.
[4] 李宏伟, 张方晓. 内啮合齿轮泵齿形干涉分析[J]. 机床与液压, 2006(3):135-136.
[5] 李兵, 何正嘉, 陈雪峰. ANSYS Workbench设计、仿真与优化[M]. 北京: 清华大学出版社, 2008.
[6] 罗骥, 吴盛林, 袁子龙. 水液压内啮合齿轮泵的设计与制造[J]. 南京理工大学学报, 2006,30(6): 693-696.
[7] 张国贤. 高压内啮合齿轮泵[J]. 流体传动与控制, 2011, 49(6): 57-58.
[8] 陈玲利. 工程结构动力学分析数值方法[M]. 西安: 西安交通大学出版社, 2006.
[9] 张亮, 彭敬辉, 李松晶. 喷嘴挡板伺服阀力矩马达振动特性的谐响应分析[J]. 机电工程, 2012, 29(12): 1436- 1438.
[10] 凌桂龙,丁金滨, 温正. ANSYS Workbench13.0从入门到精通[M]. 北京: 清华大学出版社, 2012.
[11] 赵先锋, 史红艳, 何林. 微小型齿轮副啮合过程的动态接触研究[J]. 机械传动, 2012, 36(12): 35-38.
[12] 倪振华. 振动力学[M]. 西安: 西安交通大学, 1989.
(以上内容详见《鱼雷技术》2016-3期P217-221)
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