振动环境中牵引电机的动力响应及破坏分析

2013-06-15 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

牵引电动机在实际运行中不但承受牵引电动机本身产生的各种交变载荷,且承受由于路基轨道交接接缝、道岔引起的冲击载荷,以及各种随机动载荷。这些载荷将使电机受迫产生振动,使结构产生动应力,导致结构产生疲劳损坏。采用动力学的分析方法可计算出结构动态响应特性和结构承受随时间或频率变化的载荷时的瞬态应力分布。

牵引电动机在实际运行中承受的载荷情况非常复杂,这些载荷将使电机受迫产生振动,使结构产生动应力,导致结构产生疲劳损坏,引起过大的动态变形,影响电机的正常工作。机械系统对冲击载荷会作出响应,虽然冲击时间相对很短,但它产生的瞬态响应将产生最大的应力和最大的位移,可能使机械瞬时失灵,甚至被损伤。采用动力学的分析方法可计算出结构动态响应特性和结构承受随时间或频率变化的载荷时的瞬态应力分布。

采用ANSYS有限元分析软件,对牵引电机进行模态、瞬态、谐响应、谱响应等动力学的有限元分析,研究电机结构的各种动态特性参数,并通过对计算结果的研究与分析,优化电机的机械结构,掌握机械结构的动态应力场的分布情况,可进一步改善电机动态特性,为提高电机的运转性能和降低电机振动提供理论指导。

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前四阶模态振型图

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PSD结果响应曲线

以ANSYS为主要工具,分析ZD120A电机动力学性能和应力情况,认为结构动力分析在电机机械结构设计中起重要作用。

利用ANSYS软件APDL语言,实现了ZD120A电机转子的临界转速计算,利用循环对称分析法对铁心振型和自振频率进行计算,为转子结构设计提供新的计算方法和理论参考。

利用ANSYS软件对电机机座在发电机转子周期交变旋转不平衡离心力作用下进行谐响应分析,计算出各旋转频率下电机机座的每一点的应力和应变。

利用PSD法,对ZD120A脉流牵引电机机座进行了分析,算出机座各个部位的统计应力,同时根据Miner定律对机座的疲劳寿命进行评估。

利用ANSYS响应谱分析方法,计算出在给定三个方向振动激励谱情况下,电机机座各部分的应力和应变情况。

通过对ZD120A电机机座的结构动力分析计算,认为电机振动过程中,电机本身的内部振动,即转子自转和重力作用的激励下对机座的破坏性很小,而列车振动时的外部激励对机座的影响较大。

ANSYS作为优秀的有限元分析软件,目前在产品结构分析中非常普遍,软件界面友好、接口完善、求解能力强。

ANSYS易用易学,在我们产品设计中应用很好,通过计算进一步提高了设计质量。