拓?fù)鋬?yōu)化在提高電機(jī)底座固有頻率中的應(yīng)用＊

宋志強(qiáng)，史青錄，彭萬(wàn)萬(wàn)，陳貫祥

（1.太原科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.中北大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，山西 太原 030051）

0 引言

電機(jī)作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備，在現(xiàn)代生產(chǎn)中扮演著不可或缺的角色，但電機(jī)振動(dòng)時(shí)有發(fā)生。振動(dòng)問(wèn)題往往是多種復(fù)雜因素綜合造成的，其中電機(jī)和底座之間發(fā)生共振就是其表現(xiàn)形式之一。當(dāng)轉(zhuǎn)子達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)軸頻率和底座固有頻率重合就會(huì)發(fā)生共振，共振將在電機(jī)上產(chǎn)生動(dòng)載荷，如果在該轉(zhuǎn)速下繼續(xù)運(yùn)行下去，必將加速轉(zhuǎn)子、軸承等部件的磨損，從而導(dǎo)致疲勞失效。通過(guò)模態(tài)分析，可以大致了解底座結(jié)構(gòu)固有頻率的分布，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)，使電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速盡量避開(kāi)系統(tǒng)的共振頻率區(qū)域，以提高電機(jī)的使用壽命。

1 有限元前處理流程

建立有限元模型是整個(gè)分析過(guò)程的關(guān)鍵，合理的模型既能保證計(jì)算結(jié)果的精度，又不致使計(jì)算量太大和對(duì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)容量的要求太高。有限元前處理流程如圖1所示。

2 建立底座有限元模型

2.1 單元類型選擇

根據(jù)底座的形狀特征和精度要求，模型全部采用二階四面體單元，主要考慮以下兩點(diǎn)：一是高階單元的曲線或曲面邊界能更好地逼近結(jié)構(gòu)的邊界曲線或曲面；二是高階單元的高次位移函數(shù)能更好地逼近結(jié)構(gòu)復(fù)雜的位移分布［1］。

2.2 單元屬性定義

有限元中的每一個(gè)單元除了表現(xiàn)出一定的外部形狀外，還應(yīng)具備一組計(jì)算所需的內(nèi)部特征參數(shù)，這些參數(shù)用來(lái)定義結(jié)構(gòu)材料的性能、描述單元本身的物理特征和其他輔助幾何特征等。……