电机机座螺栓结合面振动特性研究.pdf

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1、第42卷第2期2013年04月船海工程SHIP＆0CEANENGINEERINGV01．42No．2Apr．2013DOI：10．3963／j．issn．1671—7953．2013．02．019电机机座螺栓结合面振动特性研究夏雪宝，向阳，万俟昊天，刘辉(武汉理工大学能源与动力工程学院，武汉430063)摘要：通过对某典型电机机座进行系统的模态试验，分析不同螺栓结合面参数对机座模态的影响规律。根据所得规律，采取一种基于德国标准VDl2230的螺栓结合面建模方法建立机座有限元模型，再用An—sys对机座进行模态分析。对比仿真与试验结果表明，这种建模方法能较好地仿真螺栓结合面的振动特性。关键

2、词i电机机座；模态分析；螺栓结合面中图分类号：U665．11文献标志码：A文章编号：1671-7953(2013)02-0061-03螺栓结合面是非常普遍的机械结构连接形式，它使得机械结构不再具有连续性，因而螺栓结合面对机械结构的振动特性有很大的影响。由于结合面存在着接触刚度和接触阻尼，因此从力学的角度分析结合面问题，认为其与机械结构的静态特性、振动特性存在着十分密切的关系¨之j。电机机座主要由端盖和圆筒组成，它们之间通过螺栓连接，存在螺栓结合面。因此研究不同螺栓结合面参数(螺栓预紧转矩、表面粗糙度、螺栓个数、表面加工方式)，对电机机座振动特性的影响规律有重要意义。同时，准确的螺栓结合面

3、有限元建模方法，可为电机进行有限元分析奠定基础。1电机机座模态试验方案确定某典型电机机座与底座是用6个橡胶隔振器相连，机座圆筒与端盖之间是通过12个螺栓相连，见图1。由于底座与地基固定，且底座刚性很大，减振器刚度相对较小，可认为底座与地基连为一体，视为刚体，不发生振动。通过设计不同结合面参数下电机机座模态试验方案，并对比分析试验结果，从而确定电机螺栓结合面参数对电机振动特性的影响。以电机机座为对象确定的试验方案见表1。表中端盖a、b、c与圆筒配合的表面加工方式为车削，表面粗糙度收稿日期：2012—06—07修回日期：2012—06—11基金项目：国家自然科学基金(51079118)第一作

4、者简介：夏雪宝(1989一)，男，硕士生研究方向：振动与噪声控制技术E．mall：xiaxuebao@163．com图1机座弹性连接实物示意表1电机机座模态试验方案分别为Ra=3．2、6．3、12．5肌m，端盖d表面JJH-_F_．方式为磨削，表面粗糙度Ra=1．6Ixm，端盖e表面加工方式为铣削，表面粗糙度为Ra=3．2Ixm。机座圆筒表面加工方式为车削，其表面粗糙度为Ra=3．2um。2电机机座模态测试系统搭建通过对电机机座进行模态分析¨o来研究螺栓结合面参数对电机模态的影响规律。模态试验是通过对实际结构的振动测试，识别振动系统的61第2期船海工程第42卷模态参数。实际操作过程中在试

5、件上各点人为的施加激励，同时测量其响应，由此求出试件上各点的传递函数并最终计算出模态参数的方法是为试验模态分析。本试验采用比利时LMS公司的硬件和软件，搭建测试平台，试验系统结构见图2。图2测试系统结构3电机机座模态试验结果对比分析通过表1可知，试验编号为1～4的试验可以确定不同端盖螺栓预紧转矩对电机机座模态的影响规律。表中100％螺栓预紧转矩为376N·m，试验测得不同预紧转矩下机座前10阶固有频率见表2。表2机座固有频率随端盖螺栓预紧转扭的变化对比各阶模态固有频率可以得出：预紧转矩为100％、50％时，机座各阶模态固有频率差别不大；预紧转矩为25％、10％时，固有频率较前2种状态有少

6、许下降，且所能识别的相同的模态变少。试验编号为1、5、6、7的试验可以确定不同螺栓个数对电机机座模态的影响规律。其中，端盖螺栓数为8、6、4时，是通过对称拆卸端盖螺栓来实现的。试验编号为1、8、9、10的试验可以确定不同端盖表面粗糙度对电机机座模态的影响规律。同样，对比试验编号为1和11的试验结果可以确定相同粗糙度下，车削和铣削这两种加工方式对电机机座模态的影响规律。试验测得试验编号为1和5～11的机座固有频率见表3和表4。对比试验编号为1、5、6、7的结果可知，随着62表3机座固有频率随端盖螺栓个数的变化表4机座固有频率随表面粗糙度和加工方式的变化固有频率／Hz阶数8(Ra=9(Ra=

7、lo(Ra=11鱼：!些堡21兰：!些翌!!：鱼些竺2(壁创2第1阶431．04430．72429．86432．11第2阶438．68437．65437．47439．96第3阶625．94625．56625．73622．56第4阶647．92647．96647．21644．17第5阶699．39699．21699．00699．83第6阶715．44715．25715．27716．48第7阶790．32790．59790．19787．