康明斯柴油發(fā)電機(jī)組的抗沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)論

康明斯柴油發(fā)電機(jī)組的抗沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)論
抗沖擊要求是現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)組的重要考核指標(biāo)之一，目前國(guó)內(nèi)仍以仿真分析作為柴油發(fā)電機(jī)組抗沖擊研究的主要手段。文章運(yùn)用ansys軟件，針對(duì)16缸v型柴油機(jī)與某發(fā)電機(jī)構(gòu)成的機(jī)組主要部件在剛性安裝情況下進(jìn)行垂向抗沖擊計(jì)算。結(jié)果顯示：整個(gè)模型中發(fā)電機(jī)定子安全系數(shù)最低，主因是其只有定子沒(méi)有轉(zhuǎn)子，導(dǎo)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；對(duì)發(fā)電機(jī)組其余部分來(lái)說(shuō)在該沖擊輸入下滿足使用要求，應(yīng)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(duì)康明斯發(fā)電機(jī)組及其附件設(shè)備進(jìn)行抗沖擊研究可作為沖擊試驗(yàn)的補(bǔ)充，甚至可作為沖擊試驗(yàn)的部分替代，在康明斯發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)階段和后續(xù)優(yōu)化改進(jìn)階段提供必要的指導(dǎo)，柴油發(fā)電機(jī)組是現(xiàn)代企業(yè)廠家最重要的供電設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于備用電源系統(tǒng)。在沖擊安全級(jí)別中屬a級(jí)設(shè)備，因此，如何提高柴油發(fā)電機(jī)組的抗沖擊能力，對(duì)提高設(shè)備輸出功率具有重大意義。因此，本文針對(duì)某型柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行抗沖擊計(jì)算校核。
一、柴油發(fā)電機(jī)抗沖擊的計(jì)算方法
柴油發(fā)電機(jī)組的抗沖擊設(shè)計(jì)經(jīng)歷了靜態(tài)等效法、動(dòng)力設(shè)計(jì)分析方法（又稱作彈性沖擊法）和實(shí)時(shí)模擬法3個(gè)階段。等效靜態(tài)方法（又稱沖擊設(shè)計(jì)因子方法）是將動(dòng)載荷等價(jià)為一定數(shù)量的靜載荷，用靜態(tài)的方法進(jìn)行強(qiáng)度校核，通常用15倍的靜載作為校核載荷。該方法沒(méi)有考慮設(shè)備的高頻響應(yīng)與一階低頻響應(yīng)的差異，實(shí)際上只校核了一階低頻響應(yīng)的強(qiáng)度。這樣，當(dāng)一階響應(yīng)是設(shè)備的主要破壞因素時(shí)，采用等效靜載方法具有很高的精確度；當(dāng)高頻破壞是設(shè)備的主要破壞因素時(shí)，等效靜載法并不適合。為了克服等效靜載法的不足，動(dòng)力設(shè)計(jì)分機(jī)方法（dynamic design analysis mefliod* ddam）應(yīng)運(yùn)而生。該方法是建立在模態(tài)分析理論的基礎(chǔ)上，設(shè)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(shè)備；
2、只能分析設(shè)備的線彈性破壞；
3、不能考慮沖擊載荷在設(shè)備中的瞬態(tài)波動(dòng)效應(yīng);
4、不能考慮鄰近設(shè)備對(duì)沖擊輸入的影響。
鑒于上述原因，實(shí)時(shí)模擬法就成了替代ddam的分析方法，它采用實(shí)測(cè)的時(shí)間歷程曲線作為設(shè)備的輸入載荷，對(duì)設(shè)備在時(shí)間域上進(jìn)行瞬態(tài)分析，分析設(shè)備是否能正常工作。目前雖然ddam法仍然被大多數(shù)國(guó)家作為康明斯發(fā)電機(jī)組的主要設(shè)計(jì)方法，實(shí)時(shí)模擬法正成為發(fā)展的趨勢(shì)。
二.柴油發(fā)電機(jī)抗沖擊的計(jì)算結(jié)果
本文針對(duì)某型號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行建模計(jì)算，機(jī)組模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，對(duì)于不影響計(jì)算的螺栓與倒角進(jìn)行處理，選擇機(jī)組的主要部件進(jìn)行建模，具體包含柴油機(jī)機(jī)體、曲軸活塞、發(fā)電機(jī)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(jìn)行網(wǎng)格劃分，對(duì)于結(jié)構(gòu)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(jī)定子釆用15 mm網(wǎng)格劃分，發(fā)電機(jī)與曲軸活塞釆用8 mm網(wǎng)格劃分，運(yùn)用四面體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，總網(wǎng)格數(shù)為9 865 875。柴油與發(fā)電機(jī)通過(guò)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(shí)際情況設(shè)置。曲軸與機(jī)體之間是由軸承連接，這里釆用蜘蛛網(wǎng)形式進(jìn)行連接。
柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)通過(guò)螺栓剛性連接在公共底座上，在機(jī)腳螺栓孔建立蜘蛛網(wǎng)，用剛性桿代替螺栓連接。對(duì)底座進(jìn)行剛性約束，將求得的參數(shù)作為輸入譜,模型基本設(shè)置按實(shí)際情況設(shè)置，設(shè)置完成后對(duì)模型進(jìn)行求解。對(duì)于整個(gè)機(jī)組受力較大的地方集中在安裝機(jī)腳及聯(lián)軸器連接處。對(duì)柴油機(jī)而言應(yīng)力較大位置主要體現(xiàn)在機(jī)體兩端與機(jī)腳位置，并且與聯(lián)軸器連接側(cè)端部所受應(yīng)力更大。對(duì)發(fā)電機(jī)而言，兩側(cè)機(jī)腳應(yīng)力相對(duì)較大，在筋板附近應(yīng)力較集中。對(duì)于公共底座，其應(yīng)力最大的位置與柴油發(fā)電機(jī)組安裝機(jī)腳對(duì)應(yīng)，且發(fā)電機(jī)側(cè)大于柴油機(jī)側(cè)。曲柄及活塞所受應(yīng)力相對(duì)較小，應(yīng)力主要集中在連桿上。本文即是釆用較適用的時(shí)域方法進(jìn)行計(jì)算。
本文以柴油發(fā)電機(jī)組主要零部件為研究對(duì)象，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求設(shè)計(jì)沖擊輸入譜，進(jìn)行抗沖擊計(jì)算，?經(jīng)計(jì)算得出如下結(jié)論：
1、整個(gè)模型中發(fā)電機(jī)定子安全?系數(shù)最低，原因是由于其僅有定子沒(méi)有轉(zhuǎn)子，導(dǎo)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(duì)發(fā)電機(jī)組其余部分來(lái)說(shuō)，在該沖擊輸入下滿?足使用要求，應(yīng)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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