基于ANSYS Woekbench的双转子电机不平衡响应分析

2016-10-28 by:CAE仿真在线来源:互联网

1问题描述

如图所示的电机含有两个转子:内转子和外转子。

内转子是一根实心轴,较长;它的两端通过轴承与机架相连;在两端距离轴承不远的地方装有两个圆盘(图中没有绘制,在有限元分析中圆盘会用质量单元表示),而且右边的圆盘上存在不平衡质量,该不平衡质量产生了不平衡的力(f0 = 70e-6kg·m)。

外转子是一根空心轴,它套在内转子外面。外转子的左端与机架通过轴承相连,右端面通过轴承与内转子连接(图中没有表示出来)。在外转子上也有两个圆盘,这两个圆盘不存在偏心质量的问题。

内转子的转速是14000rpm,而外转子的转速是内转子的1.5倍,即21000rpm。

现在要对该双转子电机进行转子动力学仿真,具体是做谐响应分析,目的是考察:

(1)7号节点(内转子上)和12号节点(外转子上)的幅值与频率的关系图。也就是要绘制这两个点的幅频关系曲线。

(2)在某一个给定频率处的转轴轨迹图。

(3)在某一个给定频率处转轴的涡动动画。

注:例子来自ANSYS help中转子动力学—8.7. Example Unbalance Harmonic Analysis。

在ANSYS DM中插入内转子与外转子模型,具体方式为file—import shaft geometry,得到模型如下:

在ANSYS Mechanical里面,分别给内转子的2号节点、7号节点和外转子的10号节点、12号节点添加圆盘相关参数(质量和转动惯量);

随后在connection里添加轴承约束;在7号节点的施加不平衡力,其中y方向为70e-6,z方向为-70e-6;在Analysis Setting中设置激励频率为0~233.3Hz,结果点数为500,采用完全法求解,常阻尼比为0.02.

ANSYS APDL和ANSYS Workbench得到7号节点(内转子上)和12号节点(外转子上)的幅值与频率的关系图如下:

在262步,122.267Hz下的轨迹如下:

ANSYS APDL和ANSYS Workbench结果一致,在后处理方面ANSYS APDL比ANSYS Workbench更丰富。

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