
工況二:各部件自重+發(fā)電機極端扭矩
在此工況下,發(fā)電機底架的最大等效應(yīng)力為90.4MPa,出現(xiàn)在右側(cè)縱梁下底板根部邊緣,等效應(yīng)力云圖見圖6所示;最大變形量為9.05mm,出
現(xiàn)在右側(cè)縱梁尾端,變形云圖如圖7所示。

2.4強度校核及優(yōu)化
檢驗結(jié)構(gòu)滿足強度要求的條件是:[σ]≥σmax。[σ]是考慮安全系數(shù)的許用應(yīng)力值,[σ]= σs/s,其中σs為材料屈服強度, s是安全系數(shù)。在考慮1.2的安全系數(shù)下,許用應(yīng)力為287.5MPa(板厚≤16mm)和279MPa(16mm<板厚≤40mm)。σmax是發(fā)電機底架的最大等效應(yīng)力。由分析結(jié)果可見,發(fā)電機底架最大等效應(yīng)力為122.62MPa,遠小于材料許用應(yīng)力,滿足靜強度要求。
由于安全裕度比較高,可對發(fā)電機底架進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,用減小部分鋼板板厚度和在縱梁腹板上開減重孔的方式,減輕發(fā)電機底架的重量。
3 發(fā)電機底架模態(tài)分析
發(fā)電機底架不僅承受葉輪、發(fā)電機轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的周期性激勵,還要承受隨機風(fēng)載傳遞過來的作用力,由于它們的作用,電機底架將產(chǎn)生振動,這種振動會引起結(jié)構(gòu)的附加應(yīng)力,直接影響結(jié)構(gòu)強度,而且有可能引起共振。因此,必須考慮發(fā)電機底架的結(jié)構(gòu)動力學(xué)響應(yīng)的影響,對電機底架進行自振特性分析,計算其固有頻率和振型。
3.1動力學(xué)控制方程
模態(tài)分析用來確定結(jié)構(gòu)的振動特性的一種技術(shù),是其他動力學(xué)分析的起點和基礎(chǔ)。假設(shè)發(fā)電機底架為線彈性,處于小變形范圍內(nèi),由平衡方程、物理方程和幾何方程導(dǎo)出動力學(xué)基本控制方程:


3.2 發(fā)電機底架模態(tài)分析
在對發(fā)電機底架進行模態(tài)分析時,首先要建立有限元模型,建模過程與靜力分析大體相同,將發(fā)電機等質(zhì)量不可忽略的部件用一個位于部件質(zhì)心的質(zhì)量單元來模擬,并通過耦合方程建立其與發(fā)電機底架之間的連接關(guān)系。邊界約束與靜力分析一樣,將發(fā)電機底架與主機架螺栓連接的位置進行固定約束,然后進行分析計算。
在發(fā)電機底架的結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)中,低階模態(tài)占主要地位,高階模態(tài)對結(jié)構(gòu)的響應(yīng)貢獻很小,貢獻度隨階數(shù)的增加迅速減小。而且,由于結(jié)構(gòu)阻尼的作用,高頻響應(yīng)衰減很快,所以,對于高階模態(tài)可忽略不計。本文采用Block Lanczos法對發(fā)電機底架進行了自振特性分析,求解結(jié)構(gòu)的前6階固有頻率及振型。
3.3計算結(jié)果
表2給出了前6階固有頻率和,振動形式。