推进电机振动分析及抑制技术研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yiwen_yu
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对转推进电机是某水下航行器的重要组成部分。试验表明,推进电机运转振动引起的声辐射是影响水下航行器声学隐蔽性能的关键性因素之一。本文针对转子运转部件动不平衡、轴系扭振等电机主要振动源,着重研究了运转部件支承减振及双转子系扭转振动的抑制。基于转子弯曲振动以及轴系扭转振动的传统动力学理论,本文探索研究了简单转子系统动刚度减振和黏弹性约束阻尼减振的动力学机理,为推进电机复杂系统的减振降噪奠定了理论基础。由于传统转子动力学理论方法无法完成对转推进电机复杂系统的动力学分析和预测,因此必须借助现代有限元数值分析手段。本文运用有限元与实验模态分析方法进行了推进电机结构系统的模态综合建模,从而保证了推进电机复杂结构系统有限元动力学分析及动力修改预测的可靠性。针对推进电机运转振动与水下航行器壳体之间的动力传递途径-电机前后支架进行了安装工况下支架部件动力学等效独立抽取和凝聚简化处理,从而极大提高了支架部件的动力学修改精度和效率。基于动力学修改的必要性和可行性分析,作者完成了安装工况下电机前后支架的模态综合建模,并且依据模态损耗因子原则对前后支架进行了约束阻尼减振效果寻优比较对比分析,提出了电机约束阻尼支架优化设计的方案。预测分析表明,在理想安装工况下约束阻尼层对于推进电机系统具有良好的减振效果。与普通传统电机不同,对转推进电机的内外转子作相互转动,因此对转推进电机转子系统的扭转振动系统具有特殊性和复杂性。在推进电机内外转子系统有限元精确建模的基础上,作者对推进电机内外转子部件结构进行了有限元模态分析,结果表明推进电机在运行时存在转子低频扭振现象;内外转子部件结构第一阶扭转振型振动固有频率分别出现在42.5Hz河和49.658Hz,这一分析结果与推进电机系统变转速微调工况振动激励测试实验结果一致。为了实现转子扭振抑制目标,作者探索了提高转子扭转频率的变参数改进方法,即通过改变外转子护板辐条数来提高外转子扭振频率的动力学修改;预测分析表明6辐条后护板外转子比现有外转子的扭转频率提升了 22%且质量较大降低。基于推进电机内外转子系统有限元模型,作者还进行了电机内外转子结构动静应力强度校核分析。临界转速的确定是转子动力学的一个基本课题,合理地设计配置电机系统的临界转速是某水下航行器安全、低噪声运行的一项重要前提。作者基于内外转子模型计算分析了考虑Coriolis Effect影响下不同自转转速下的共振频率,并通过坎贝尔图获取了推进电机内外转子部件的临界转速。通过对推进电机关键部件(前后支架和双转子系统)的动力学分析和试验研究工作,论文进行了前后支架约束阻尼减振和内外转子扭振抑制研究。研究结果达到了推进电机减振的目的,为项目合作单位提供了合理的修改建议。
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