船舶電機的軸系不僅起到傳遞轉(zhuǎn)距和功率的作用,也起到動力系統(tǒng)調(diào)速的作用,是船舶動力系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置。由于船舶電機的軸系在正常運行過程中受到外界激勵作用,會產(chǎn)生受迫振動和扭轉(zhuǎn)振動等多種振動形式,影響電機軸系的工作穩(wěn)定性,甚至造成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞破壞。針對這一問題。本文通過建立船舶軸系的多體動力學(xué)模型,結(jié)合有限元仿真軟件Ansys對電機軸系的扭轉(zhuǎn)振動進行仿真分析,仿真過程包括有限元模型的建立、邊界條件和約束條件的施加、扭轉(zhuǎn)振動的求解以及后處理等環(huán)節(jié)。 

【文章來源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(16)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

電機軸系的扭轉(zhuǎn)振動參數(shù)模型Fig.1Parametermodeloftorsionalvibrationofmotorshafting

圖2為軸系中聯(lián)軸器的截面有限元劃分示意圖。圖2軸系中聯(lián)軸器的截面有限元劃分示意圖Fig.2Sectionalfiniteelementdivisiondiagramofcouplinginshafting2）邊界條件施加主要包括軸系中扭轉(zhuǎn)載荷的施加和自由度的限制，如圖3所示。限制軸系元件的上表面自由度，在圓周方向施加扭矩。圖3邊界條件施加Fig.3Applicationofboundaryconditions在邊界定義時，需要約束軸系上表面的3個平動和3個轉(zhuǎn)動自由度，在各傳動軸連接處定義旋轉(zhuǎn)副，使用勻質(zhì)圓盤替代軸系中的軸承等元件，定義齒輪嚙合剛度為1E8N/m。3）求解和后處理模型在邊界條件確定后，進入Ansys的后處理程序PostSolution，有限元求解的速度與網(wǎng)格的劃分粗細有正相關(guān)的關(guān)系，網(wǎng)格越精密，計算的精度越高，但求解的速度越慢。圖4為后處理的電機軸系聯(lián)軸器截面的扭轉(zhuǎn)振動云圖。圖4電機軸系聯(lián)軸器截面的扭轉(zhuǎn)振動云圖Fig.4Cloudchartoftorsionalvibrationofshaftcouplingsectionofmotor3結(jié)語電力驅(qū)動船舶的推進電機軸系起到功率傳遞和調(diào)速的作用，由于電機軸系的附件如齒輪、聯(lián)軸器、軸承等均屬于剛性元件，在軸系的激振力和力矩作用下，軸系會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動，影響動力系統(tǒng)的穩(wěn)定。本文針對電機軸系的扭轉(zhuǎn)振動特性進行了系統(tǒng)研究，建立了扭轉(zhuǎn)振動簡化模型，并基于Ansys平臺進行了電機軸系的扭轉(zhuǎn)振動仿真。參考文獻：祁紅興.試論機電耦合對MHEV動力系統(tǒng)軸系振動的影響[J].中國化工貿(mào)易,2015,7(16).[1]蘇洛養(yǎng).活塞式壓縮機軸系扭轉(zhuǎn)振動及電機轉(zhuǎn)矩的計算機解[J].壓縮機技術(shù),1983(4):3–16.[2]于姝雯,王東華,劉志剛.考慮齒輪嚙合激勵的齒輪傳動軸系扭振特性分析[J].動力學(xué)與控制?

圖2為軸系中聯(lián)軸器的截面有限元劃分示意圖。圖2軸系中聯(lián)軸器的截面有限元劃分示意圖Fig.2Sectionalfiniteelementdivisiondiagramofcouplinginshafting2）邊界條件施加主要包括軸系中扭轉(zhuǎn)載荷的施加和自由度的限制，如圖3所示。限制軸系元件的上表面自由度，在圓周方向施加扭矩。圖3邊界條件施加Fig.3Applicationofboundaryconditions在邊界定義時，需要約束軸系上表面的3個平動和3個轉(zhuǎn)動自由度，在各傳動軸連接處定義旋轉(zhuǎn)副，使用勻質(zhì)圓盤替代軸系中的軸承等元件，定義齒輪嚙合剛度為1E8N/m。3）求解和后處理模型在邊界條件確定后，進入Ansys的后處理程序PostSolution，有限元求解的速度與網(wǎng)格的劃分粗細有正相關(guān)的關(guān)系，網(wǎng)格越精密，計算的精度越高，但求解的速度越慢。圖4為后處理的電機軸系聯(lián)軸器截面的扭轉(zhuǎn)振動云圖。圖4電機軸系聯(lián)軸器截面的扭轉(zhuǎn)振動云圖Fig.4Cloudchartoftorsionalvibrationofshaftcouplingsectionofmotor3結(jié)語電力驅(qū)動船舶的推進電機軸系起到功率傳遞和調(diào)速的作用，由于電機軸系的附件如齒輪、聯(lián)軸器、軸承等均屬于剛性元件，在軸系的激振力和力矩作用下，軸系會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動，影響動力系統(tǒng)的穩(wěn)定。本文針對電機軸系的扭轉(zhuǎn)振動特性進行了系統(tǒng)研究，建立了扭轉(zhuǎn)振動簡化模型，并基于Ansys平臺進行了電機軸系的扭轉(zhuǎn)振動仿真。參考文獻：祁紅興.試論機電耦合對MHEV動力系統(tǒng)軸系振動的影響[J].中國化工貿(mào)易,2015,7(16).[1]蘇洛養(yǎng).活塞式壓縮機軸系扭轉(zhuǎn)振動及電機轉(zhuǎn)矩的計算機解[J].壓縮機技術(shù),1983(4):3–16.[2]于姝雯,王東華,劉志剛.考慮齒輪嚙合激勵的齒輪傳動軸系扭振特性分析[J].動力學(xué)與控制?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]考慮齒輪嚙合激勵的齒輪傳動軸系扭振特性分析[J]. 于姝雯,王東華,劉志剛,李玩幽.  動力學(xué)與控制學(xué)報. 2016(05)
[2]活塞式壓縮機軸系扭轉(zhuǎn)振動及電機轉(zhuǎn)矩的計算機解[J]. 蘇洛養(yǎng).  壓縮機技術(shù). 1983(04)



本文編號：3516663