康明斯柴油發(fā)電機組的抗沖擊實驗結(jié)論
發(fā)布時間：2023-10-03 點擊：209
康明斯柴油發(fā)電機組的抗沖擊實驗結(jié)論
抗沖擊要求是現(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(gòu)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(jié)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(zhuǎn)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；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(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)值方法對康明斯發(fā)電機組及其附件設(shè)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，在康明斯發(fā)電機組的設(shè)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(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于備用電源系統(tǒng)。在沖擊安全級別中屬a級設(shè)備，因此，如何提高柴油發(fā)電機組的抗沖擊能力，對提高設(shè)備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。
一、柴油發(fā)電機抗沖擊的計算方法
柴油發(fā)電機組的抗沖擊設(shè)計經(jīng)歷了靜態(tài)等效法、動力設(shè)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(shè)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(shè)備的高頻響應(yīng)與一階低頻響應(yīng)的差異，實際上只校核了一階低頻響應(yīng)的強度。這樣，當一階響應(yīng)是設(shè)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(shè)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(shè)計分機方法（dynamic design analysis mefliod* ddam）應(yīng)運而生。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)波動效應(yīng);
4、不能考慮鄰近設(shè)備對沖擊輸入的影響。
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(shè)備的輸入載荷，對設(shè)備在時間域上進行瞬態(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)國家作為康明斯發(fā)電機組的主要設(shè)計方法，實時模擬法正成為發(fā)展的趨勢。
二.柴油發(fā)電機抗沖擊的計算結(jié)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(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(shè)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(shè)置按實際情況設(shè)置，設(shè)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(yīng)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(cè)端部所受應(yīng)力更大。對發(fā)電機而言，兩側(cè)機腳應(yīng)力相對較大，在筋板附近應(yīng)力較集中。對于公共底座，其應(yīng)力最大的位置與柴油發(fā)電機組安裝機腳對應(yīng)，且發(fā)電機側(cè)大于柴油機側(cè)。曲柄及活塞所受應(yīng)力相對較小，應(yīng)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(guān)標準及要求設(shè)計沖擊輸入譜，進行抗沖擊計算，?經(jīng)計算得出如下結(jié)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(zhuǎn)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(yīng)力最大位置發(fā)生在連桿上，且連桿的?安全系數(shù)較低。
柴油發(fā)電機組的機房設(shè)計要求都有哪些？
想讓重慶康明斯發(fā)電機延年益壽，這四點必知！
柴油發(fā)電機油壓低會出現(xiàn)什么情況
為什么租賃要選擇玉柴柴油發(fā)電機組？
柴油發(fā)電機組維修設(shè)備鉗工的基本操作——套螺紋
柴油發(fā)電機VE分配泵故障案例分析——VE型泵調(diào)速桿球銷變形導致柴油機轉(zhuǎn)速下降
產(chǎn)生柴油發(fā)電機高溫發(fā)燙的原因
柴油發(fā)電機交流電周期、頻率與瞬間時值相互關(guān)系
抗沖擊要求是現(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(gòu)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(jié)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(zhuǎn)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；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(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)值方法對康明斯發(fā)電機組及其附件設(shè)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，在康明斯發(fā)電機組的設(shè)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(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于備用電源系統(tǒng)。在沖擊安全級別中屬a級設(shè)備，因此，如何提高柴油發(fā)電機組的抗沖擊能力，對提高設(shè)備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。
一、柴油發(fā)電機抗沖擊的計算方法
柴油發(fā)電機組的抗沖擊設(shè)計經(jīng)歷了靜態(tài)等效法、動力設(shè)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(shè)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(shè)備的高頻響應(yīng)與一階低頻響應(yīng)的差異，實際上只校核了一階低頻響應(yīng)的強度。這樣，當一階響應(yīng)是設(shè)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(shè)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(shè)計分機方法（dynamic design analysis mefliod* ddam）應(yīng)運而生。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)波動效應(yīng);
4、不能考慮鄰近設(shè)備對沖擊輸入的影響。
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(shè)備的輸入載荷，對設(shè)備在時間域上進行瞬態(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)國家作為康明斯發(fā)電機組的主要設(shè)計方法，實時模擬法正成為發(fā)展的趨勢。
二.柴油發(fā)電機抗沖擊的計算結(jié)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(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(shè)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(shè)置按實際情況設(shè)置，設(shè)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(yīng)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(cè)端部所受應(yīng)力更大。對發(fā)電機而言，兩側(cè)機腳應(yīng)力相對較大，在筋板附近應(yīng)力較集中。對于公共底座，其應(yīng)力最大的位置與柴油發(fā)電機組安裝機腳對應(yīng)，且發(fā)電機側(cè)大于柴油機側(cè)。曲柄及活塞所受應(yīng)力相對較小，應(yīng)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(guān)標準及要求設(shè)計沖擊輸入譜，進行抗沖擊計算，?經(jīng)計算得出如下結(jié)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(zhuǎn)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(yīng)力最大位置發(fā)生在連桿上，且連桿的?安全系數(shù)較低。
柴油發(fā)電機組的機房設(shè)計要求都有哪些？
想讓重慶康明斯發(fā)電機延年益壽，這四點必知！
柴油發(fā)電機油壓低會出現(xiàn)什么情況
為什么租賃要選擇玉柴柴油發(fā)電機組？
柴油發(fā)電機組維修設(shè)備鉗工的基本操作——套螺紋
柴油發(fā)電機VE分配泵故障案例分析——VE型泵調(diào)速桿球銷變形導致柴油機轉(zhuǎn)速下降
產(chǎn)生柴油發(fā)電機高溫發(fā)燙的原因
柴油發(fā)電機交流電周期、頻率與瞬間時值相互關(guān)系