离心通风机整体结构冲击振动强度分析

1、    离心通风机整体结构冲击振动强度分析    曹海兰 张硕摘要：为考察hxd2b通风机的强度和振动是否符合使用要求，运用catia软件建立了通风机整机的三维实体模型，导入ansys workbench软件中，通过国际电工委员会iec 613732010规定的冲击和振动试验，对其实际应力状况进行了随机振动和冲击强度分析计算，得到通风机结构横向、纵向、垂向冲击应力图，其最大应力值远远小于电机材料的屈服强度，不发生塑性变形，通风机结构满足冲击振动强度要求。关键词：激励载荷;激励工况;冲击振动强度0    引言机车运行速度的不断提升，对机

2、车的关键组成部分（通风机结构）的动强度提出了更高的要求。为了使机车能够安全快速运行，必须保证通风机结构在冲击振动随机载荷作用下的动强度满足要求，不发生塑性变形。因此，对通风机结构进行冲击振动分析非常必要1。1    冲击振动强度理论分析冲击试验目的是模拟使用过程中的偶然情况，对被试设备施加一系列持续时间为d、峰值为a的单个半正弦脉冲加速度（图1），施加的加速度载荷量级很高，可以验证被试设备是否满足极限工况的要求2。为了使被试设备从共振效应中恢复，2次冲击之间应相隔足够长的时间。应对被试设备施加18次冲击（3个正交平面上正向和反向各3次）。标准规定了1类a级车体安装设备的垂向

3、、横向和纵向冲击加速度幅值a分别为30、40、50 m/s2，标称持续时间d均为30 ms。取图1中积分时间1.5d进行计算，总仿真时间为30 ms，时间步长取5×10-4 s。由于通风机在横向和纵向是对称结构，可对这两个方向仅施加正向冲击，而对垂向分别施加正向和反向冲击。图2是对通风机各方向施加冲击时最大应力的变化曲线，可以看出，由于惯性力和阻尼作用的影响，虽然4个方向的冲击都是在15 ms时达到最大加速度，但最大应力值并不是一定出现在15 ms时。2    有限元数值仿真分析图3是横向正向冲击应力值最大时刻（t=15.5 ms）的受力情况，应力最大值出现在电机

4、前盖上，最大应力值为19.43 mpa。图4是纵向正向冲击应力值最大时刻（t=17.5 ms）的受力情况，应力最大值出现在电机前盖上，最大应力值为24.907 mpa。图5（a）是垂向正向冲击应力值最大时刻（t=13.5 ms）的受力情况，应力最大值出现在补强筋上与进风口连接的位置，最大应力值为9.683 3 mpa。图5（b）是垂向反向冲击应力值最大时刻（t=15 ms）的受力情况，应力最大值出现在补强筋上与进风口连接的位置，最大应力值为17.383 mpa。可见，这些最大应力均位于电机安装盘的加强筋板尖端位置上，其值远远小于电机材料的屈服强度，不发生塑性变形，故风机满足冲击振动强度要求。3

5、    结论（1）根据iec 6137320103规定的a级冲击和振动载荷，采取时域动力学方程求解，由冲击响应分析结果得知：在垂向冲击载荷作用下，结构最大应力值为17.383 mpa，在橫向冲击载荷作用下，结构最大应力值为19.43 mpa，在纵向冲击载荷作用下，结构最大应力值为24.907 mpa，远小于材料屈服应力，满足强度要求;（2）采用三维软件进行建模，利用有限元进行通风机结构的冲击振动强度分析，得到结构在随机载荷下的应力响应，为通风机结构的冲击振动强度分析提供了工程实用方法。参考文献1 李晓峰，杨波，颜楷晨.动车组吊装设备随机载荷下振动疲劳寿命分析j.铁道机车与动车，2019（12）：22-25.2 李成辉.振动理论与分析基础m.成都：西南交通大学出版社，2015.3 railway applicati