【案例賞析】基于ANSYSWorkbench的雙轉子電機的不平衡響應分析

2016-10-22 by:CAE仿真在線來源:互聯網

1問題描述

如圖所示的電機含有兩個轉子:內轉子和外轉子。

內轉子是一根實心軸,較長;它的兩端通過軸承與機架相連;在兩端距離軸承不遠的地方裝有兩個圓盤(圖中沒有繪制,在有限元分析中圓盤會用質量單元表示),而且右邊的圓盤上存在不平衡質量,該不平衡質量產生了不平衡的力(f0 = 70e-6kg·m)。

外轉子是一根空心軸,它套在內轉子外面。外轉子的左端與機架通過軸承相連,右端面通過軸承與內轉子連接(圖中沒有表示出來)。在外轉子上也有兩個圓盤,這兩個圓盤不存在偏心質量的問題。

內轉子的轉速是14000rpm,而外轉子的轉速是內轉子的1.5倍,即21000rpm。

現在要對該雙轉子電機進行轉子動力學仿真,具體是做諧響應分析,目的是考察:

(1)7號節點(內轉子上)和12號節點(外轉子上)的幅值與頻率的關系圖。也就是要繪制這兩個點的幅頻關系曲線。

(2)在某一個給定頻率處的轉軸軌跡圖。

(3)在某一個給定頻率處轉軸的渦動動畫。

在ANSYS DM中插入內轉子與外轉子模型,具體方式為file—import shaft geometry,得到模型如下:

在ANSYS Mechanical里面,分別給內轉子的2號節點、7號節點和外轉子的10號節點、12號節點添加圓盤相關參數(質量和轉動慣量);

隨后在connection里添加軸承約束;在7號節點的施加不平衡力,其中y方向為70e-6,z方向為-70e-6;在Analysis Setting中設置激勵頻率為0~233.3Hz,結果點數為500,采用完全法求解,常阻尼比為0.02.

ANSYS APDL和ANSYS Workbench得到7號節點(內轉子上)和12號節點(外轉子上)的幅值與頻率的關系圖如下:

在262步,122.267Hz下的軌跡如下:

ANSYS APDL和ANSYS Workbench結果一致,在后處理方面ANSYS APDL比ANSYS Workbench更豐富。

注:例子來自ANSYS help中轉子動力學—8.7. Example Unbalance Harmonic Analysis。

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