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- 發(fā)布日期：2021-07-29 16:18:23 點擊次數(shù)：17 所屬分類：行業(yè)動態(tài) 文章來自：康成發(fā)電設備
摘要：抗電流沖擊要求是現(xiàn)代柴油發(fā)電機組的重要考核指標之一，目前國內(nèi)仍以仿真分析作為柴油發(fā)電機組抗沖擊研究的主要手段。文章運用ANSYS軟件，針對16缸V型柴油機與某發(fā)電機構成的機組主要部件在剛性安裝情況下進行垂向抗沖擊計算。結果顯示：整個模型中發(fā)電機定子安全系數(shù)最低，主因是其只有定子沒有轉子，導致質(zhì)量較小，所受沖擊較大，在此可不考慮其安全系數(shù)大??；對發(fā)電機組其余部分來說在該沖擊輸入下滿足使用要求，應力最大位置發(fā)生在連桿上，且連桿的安全系數(shù)較低。
釆用數(shù)值方法對康明斯及其設備進行抗沖擊研究可作為沖擊試驗的補充，甚至可作為沖擊試驗的部分替代，在康明斯設備的設計階段和后續(xù)優(yōu)化改進階段提供必要的指導，柴油發(fā)電機組是現(xiàn)代企業(yè)廠家最重要的供電設備之一，廣泛應用于康明斯的動力設備中。柴油發(fā)電機組是康明斯的電力系統(tǒng)之源，在康明斯設備中占有重要地位，在沖擊安全級別中屬A級設備，因此，如何提高艦用柴油發(fā)電機組的抗沖擊能力，對提高康明斯輸出功率具有重大意義。因此，本文針對某型柴油發(fā)電機組進行抗沖擊計算校核。
1、柴油發(fā)電機抗沖擊電流的計算方法
設備的抗沖擊設計經(jīng)歷了靜態(tài)等效法、動力設計分析方法（又稱作彈性沖擊法）和實時模擬法3個階段。等效靜態(tài)方法（又稱沖擊設計因子方法）是將動載荷等價為一定數(shù)量的靜載荷，用靜態(tài)的方法進行強度校核，通常用15倍的靜載作為校核載荷。該方法沒有考慮設備的高頻響應與一階低頻響應的差異，實際上只校核了一階低頻響應的強度。這樣，當一階響應是設備的主要破壞因素時，采用等效靜載方法具有很高的精確度；當高頻破壞是設備的主要破壞因素時，等效靜載法并不適合。為了克服等效靜載法的不足，動力設計分機方法（dynamic design analysis mefliod* DDAM）應運而生。該方法是建立在模態(tài)分析理論的基礎上，設備的輸入載荷是沖擊譜。DDAM方法可以分析高階的破壞模式，但它仍然具有很大的局限性：
1）只能分析線彈性安裝的設備；
2）只能分析設備的線彈性破壞；
3）不能考慮沖擊載荷在設備中的瞬態(tài)波動效應;
4）不能考慮鄰近設備和船體對沖擊輸入的影響。
鑒于上述原因，實時模擬法就成了替代DDAM的分析方法，它采用實測的時間歷程曲線作為設備的輸入載荷，對設備在時間域上進行瞬態(tài)分析，分析設備是否能正常工作。目前雖然DDAM法仍然被大多數(shù)國家作為康明斯設備的主要設計方法，實時模擬法正成為發(fā)展的趨勢船舶機械
2.柴油發(fā)電機抗沖擊電流的計算結果
本文針對某型號柴油發(fā)電機組進行建模計算，機組模型進行簡化，對于不影響計算的螺栓與倒角進行處理，選擇機組的主要部件進行建模，具體包含柴油機機體、曲軸活塞、發(fā)電機定子以及公共底座。根據(jù)不同精度要求選擇不同網(wǎng)格大小進行網(wǎng)格劃分，對于結構比較規(guī)則的公共底座釆用20 mm網(wǎng)格大小劃分，發(fā)電機定子釆用15 mm網(wǎng)格劃分，發(fā)電機與曲軸活塞釆用8 mm網(wǎng)格劃分，運用四面體進行網(wǎng)格劃分，總網(wǎng)格數(shù)為9 865 875。柴油與發(fā)電機通過聯(lián)軸器連接，在此由彈簧代替，彈簧三向剛度按聯(lián)軸器實際情況設置。曲軸與機體之間是由軸承連接，這里釆用蜘蛛網(wǎng)形式進行連接。
柴油機與發(fā)電機通過螺栓剛性連接在公共底座上，在機腳螺栓孔建立蜘蛛網(wǎng)，用剛性桿代替螺栓連接。對底座進行剛性約束，將求得的參數(shù)作為輸入譜,模型基本設置按實際情況設置，設置完成后對模型進行求解。對于整個機組受力較大的地方集中在安裝機腳及聯(lián)軸器連接處。對柴油機而言應力較大位置主要體現(xiàn)在機體兩端與機腳位置，并且與聯(lián)軸器連接側端部所受應力更大。對發(fā)電機而言，兩側機腳應力相對較大，在筋板附近應力較集中。對于公共底座，其應力最大的位置與柴油發(fā)電機組安裝機腳對應，且發(fā)電機側大于柴油機側。曲柄及活塞所受應力相對較小，應力主要集中在連桿上。本文即是釆用較適用的時域方法進行計算。
本文以柴油發(fā)電機組主要零部件為研究對象，根據(jù)相關標準及要求設計沖擊輸入譜，進行抗沖擊計算，?經(jīng)計算得出如下結論：
1)整個模型中發(fā)電機定子安全?系數(shù)最低，原因是由于其僅有定子沒有轉子，導致質(zhì)?量較小，所受沖擊較大，在此可不考慮其安全系數(shù)大小；
2）對發(fā)電機組其余部分來說，在該沖擊輸入下滿?足使用要求，應力最大位置發(fā)生在連桿上，且連桿的?安全系數(shù)較低。
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