基于ANSYS Workbench的滑環(huán)座結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

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1、設(shè)計(jì)與制造2016年第2期(第29卷,總第142期)·機(jī)械研究與應(yīng)用·doi:10.16576/j.cnki.1007-4414.2016.02.045?基于ANSYSWorkbench的滑環(huán)座結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)譚亮,仇超武,鄧方林(江蘇中車電機(jī)有限公司,江蘇大豐224100)摘要:建立滑環(huán)座有限元初始模型,基于ANSYSWorkbench對(duì)其進(jìn)行靜強(qiáng)度分析。根據(jù)分析結(jié)果和滑環(huán)座設(shè)計(jì)要求修改模型,使靜強(qiáng)度分析結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求,達(dá)到滑環(huán)座結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。關(guān)鍵詞:滑環(huán)座;靜強(qiáng)度分析;優(yōu)化設(shè)計(jì)中圖分類號(hào):TK83文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1007

2、-4414(2016)02-0132-03OptimizationDesignfortheStructureofSlipRingSeatBasedonANSYSWorkbenchTANLiang,QIUChao-wu,DENGFang-lin(JiangsuCRRCElectricCo.,Ltd,DafengJiangsu224100,China)Abstract:Thispaperestablishestheinitialfiniteelementmodelofslipringseat,andstaticstrengthanalysi

3、softhemodelisperformedbasedonANSYSWorkbench.Theinitialmodelismodifiedaccordingtotheanalysisresultsandthedesignrequire-mentsofslipringseat.Thestaticstrengthanalysisresultsjustmeetthedesignrequirementsofslipringseat,sothestructureoptimumdesignofslipringseatwillbeachieved.K

4、eywords:slipringseat;staticstrengthanalysis;optimizationdesign0引言滑環(huán)座結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行修改,再進(jìn)行靜強(qiáng)度分析和對(duì)2007年以來(lái),雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在國(guó)內(nèi)各風(fēng)場(chǎng)比,使之滿足滑環(huán)座設(shè)計(jì)要求,從而達(dá)到滑環(huán)座結(jié)構(gòu)得到廣泛裝機(jī),雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已具備8年以上并優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。網(wǎng)運(yùn)行業(yè)績(jī)。隨著雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝機(jī)量不斷增大,1滑環(huán)座有限元初始模型其整機(jī)質(zhì)量好壞直接影響著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是否能安滑環(huán)座主要由固定盤、筒體和接線盒組成的裝配[1]全、可靠的運(yùn)行?；h(huán)座為雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的重部件,如圖1所

5、示。其中,固定盤的主要作用固定和要部件之一,其起著支撐、保護(hù)、作為滑環(huán)系統(tǒng)的通風(fēng)支撐滑環(huán)的刷架系統(tǒng),固定盤上還加工了轉(zhuǎn)速編碼器結(jié)構(gòu)等多種作用?；h(huán)座變形過(guò)大會(huì)使電刷與滑環(huán)的安裝止口;筒體為空心薄壁圓柱體,其上挖出一個(gè)之間接觸不良,引起電刷偏磨、滑環(huán)打火等滑環(huán)系統(tǒng)用于方便維護(hù)滑環(huán)系統(tǒng)的弧形大槽口,其他零部件如故障。另外,滑環(huán)座變形過(guò)大還會(huì)對(duì)安裝在其上的磁接線盒底座、導(dǎo)風(fēng)連接座、大法蘭和小法蘭焊接在筒式轉(zhuǎn)速編碼器造成嚴(yán)重影響,導(dǎo)致編碼器的磁頭與磁體上;初始模型的接線盒上裝有避雷箱結(jié)構(gòu)?；h(huán)座環(huán)相互刮擦,使編碼器脈沖信號(hào)丟失,甚至導(dǎo)致風(fēng)力結(jié)構(gòu)

6、的材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235,筒體初始厚度為511發(fā)電機(jī)組因編碼器故障而停機(jī)。因此滑環(huán)座結(jié)構(gòu)在mm,彈性模量E=2×10Pa,泊松比μ=0.3,密度為73設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行靜強(qiáng)度分析必不可少,校核滑環(huán)座結(jié)850kg/m。構(gòu)受力和變形是否在設(shè)計(jì)要求允許的范圍之內(nèi)。同時(shí)也可以根據(jù)分析結(jié)果和設(shè)計(jì)要求優(yōu)化滑環(huán)座結(jié)構(gòu)模型,這對(duì)主動(dòng)提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量與降低產(chǎn)品故障率都具有積極的意義。作為業(yè)界最領(lǐng)先的工程仿真技術(shù)集成平臺(tái),ANSYSWorkbench具有強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)、電磁、熱、流體及其相互耦合分析的功能,其全新的項(xiàng)目視圖(ProjectSchematic

7、View)功能,可將整個(gè)圖1滑環(huán)座結(jié)構(gòu)模型仿真流程更加緊密地組合在一起,通過(guò)簡(jiǎn)單的拖曳操作即可完成復(fù)雜的多物理場(chǎng)分析流程[2]。筆者建立在ANSYSWorkbench的ProjectSchematic中建滑環(huán)座有限元初始模型,模擬在不同工況下對(duì)滑環(huán)座立靜態(tài)結(jié)構(gòu)(staticstructural)分析項(xiàng),導(dǎo)入滑環(huán)座結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜強(qiáng)度分析。根據(jù)分析結(jié)果和設(shè)計(jì)要求對(duì)構(gòu)初始幾何模型,定義材料屬性為結(jié)構(gòu)鋼,自動(dòng)劃分?收稿日期:2016-03-10作者簡(jiǎn)介:譚亮(1987-),男,湖南株洲人,碩士研究生,主要從事風(fēng)力發(fā)電機(jī)研發(fā)工作。·132··機(jī)械研

8、究與應(yīng)用·2016年第2期(第29卷,總第142期)設(shè)計(jì)與制造網(wǎng)格,網(wǎng)格單元數(shù)為910721,節(jié)點(diǎn)數(shù)為2125997,網(wǎng)312mm,雖然該值在設(shè)計(jì)要求內(nèi)(≤0.5mm),但是格單元質(zhì)量AverageElem