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发电机机座振动和疲劳分析 |
为研究主发电机机座在发电机转子周期交变旋转不平衡离心力作用下的振动和疲劳特性，对68000吨原油船主发电机机座进行振动和疲劳分析。
发电机座的疲劳载荷来自于发电机转子（包括柴油机的曲轴）旋转不平衡而产生的离心力，该离心力作用于发电机转子的轴承，最后传到机座上，离心力方向的周期性变化，使机座承受周期交变的动载荷；该离心力可分解为垂直方向和水平方向（垂直于发电机中心线）的两个分量，分别会引起发电机的上、下振动和左、右振动。发电机的振动会使机座内产生拉压交变的应力状态，从而发生疲劳破坏，这种破坏最先发生于交变应力最大的部位，所以，分析的首要任务是确定在疲劳载荷作用下，机座的最大应力部位，然后在这些部位进行疲劳分析。
发电机机座内的应力等值图
整个模型包括三种类型的单元：壳单元、梁单元和质量单元，单元总数为6811，节点总数为6550。载荷作用于主发电机的质心处，计算中采用的Y（垂直）和Z（水平）方向力的幅值分别为400000N，Ｚ方向的力在相位上落后Ｙ方向的力90度。
发电机机座内的应力等值图
模态分析的结果表明，最低阶的自振频率远高于发电机的工作频率,结构不会发生共振；然后对结构进行谐响应分析，确定结构在周期交变载荷作用下的响应，包括结构位移和应力分布等；最后在结构的较大应力部位进行疲劳分析。发电机受到旋转不平衡离心力的作用，该离心力随转子的转动而周期性变化，所以发电机会产生谐响应。通过谐响应分析，得到了结构在任意频率激励下的振动特性和相应的应力分布；对发电机机座在上述谐响应应力作用下进行了疲劳分析，得到了结构在工作10年后使用寿命的等值图；从图中可以看出：经历10年的工作，使用寿命达91%以上，即将发生疲劳破坏。 ( |
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