發(fā)布時間：2020-04-14 22:07

【摘要】：進入新世紀以來,國家對于節(jié)能環(huán)保越來越重視,高耗能企業(yè)對能源的使用效率也得到了越來越多人的關注。隨著各行業(yè)大量的電機驅動機組使用變頻技術改造,在很大程度上促進了企業(yè)的節(jié)能減排、降低成本。然而,避免扭振問題導致的主軸或聯(lián)軸器失效,是變頻電機推廣的和使用的核心問題。本文針對變頻電機驅動軸系的扭振從機電耦合和彎扭耦合兩方面,主要進行了以下研究:(1)在MATLAB環(huán)境下開發(fā)了轉子動力學計算軟件Comdyn_rotor,使用有限元法建立了轉子系統(tǒng)的有限元模型,可用于彎曲、扭轉和彎扭耦合軸系計算。并通過和Dyrobes對比驗證了計算的準確性。(2)以一個實際電機軸系為例建立了有限元齒輪軸系耦合模型,分析了各軸單獨的固有頻率和不平衡響應。在這基礎上計算了扭轉耦合軸系的固有頻率和不平衡響應,說出現(xiàn)了耦合新增振動峰值。計算了彎扭耦合軸系的固有頻率和不平衡響應,結果表明不計算耦合和只計算扭轉耦合都是不準確的,扭振頻率和響應會被彎扭耦合影響發(fā)生偏移,因而在計算軸系扭振時應考慮彎扭耦合影響。(3)在MATLAB環(huán)境下開發(fā)了扭振啟車和變頻激勵計算模塊,并使用模態(tài)縮減法來降低計算的復雜度。驗證了扭振啟車計算的準確性。對齒輪耦合軸系的同步電機激勵和變頻電機激勵進行分析,結果表明啟動時在經過某些轉速時會激發(fā)扭振,其共振頻率與Cambell圖中扭振頻率相吻合。在變頻諧波的激勵下,軸系在低轉速范圍內也發(fā)生了扭振現(xiàn)象,說明需要單獨對變頻驅動進行計算分析。最后計算了軸系的疲勞,該軸系聯(lián)軸器處的應力低于低周疲勞極限,不會發(fā)生疲勞破壞現(xiàn)象。(4)使用狀態(tài)空間方程對軸系進行轉化,并驗證了結果的準確性。對齒輪耦合模型進行了機電耦合分析,發(fā)現(xiàn)該轉子在阻尼較小時,在額定轉速1800rpm發(fā)生了扭轉共振,原因是電機激發(fā)的諧波扭矩與二階固有頻率很接近。接下來分析了電機轉速測量位置和阻尼對軸系振動的影響。不同測量位置對振動的敏感度不同,改變測量位置可以減輕扭轉共振現(xiàn)象。此外,通過增加軸系的整體阻尼,也可以抑制諧波激勵產生的扭轉共振。
【圖文】：

構建軸單元時，通常會省略掉圓角、鍵槽等部分進行建模。軸單元劃分的精細與否將逡逑直接影響計算結構的準確性。逡逑圖２－１為一個簡化為兩個節(jié)點的軸單元模型，分別在單元的左右軸端中心處。將逡逑受力轉化為節(jié)點位移，而位移有６個自由度，對應沿Ｘ，Ｙ，，Ｚ軸的平動和沿Ｘ、Ｙ、逡逑Ｚ軸的旋轉。設左右節(jié)點分別為１、２號節(jié)點，即該單元的位移可寫作：逡逑ｑ．ｖ邋＿［義１，少丨，：丨，l挘保�，＾／１，l挘賀保�，少２，２２，l挘海�，＾［E�，l挘海玻藎у危ǎ玻卞澹╁義掀湓碩⒎址匠炭尚醋鰨哄義希�；４ｓ＋揩、ｄｑ，Ｆ：j危ǎ玻玻╁義掀渲校停�、矿、＼分柄_ピ鬧柿�、陀满L透斬染卣

本文編號：2627759