动平衡机大摆架有限元模态计算

　　250T摆架是针对我国部分引进的 F 级重型燃气轮机转子进行动平衡实验专门设计制造的高速动平衡机摆架，对其进行动力学特性研究，可为摆架进行燃机转子可靠的动平衡实验提供科学依据，同时，轴承实验中采用文献方法识别燃机轴承油膜动特性系数，摆架的结构参数也是重要的参变量，模型仿真结果与实验数据的对比，可验证模型与实验数据的准确性。

　　1 高速动平衡机 250T 摆架仿真计算

　　摆架结构三维实体及有限元建模，在Pro/E中按照250T型高速动平衡机图纸建立轴承摆架的三维实体CAD模型，导入 Ansys work-be nck 进行网格划分，完成有限元模型的建立。

　1.1 螺栓连接件及焊缝处理

　　认为螺栓将零件牢牢固定，焊缝均良好，等同于钢板，分析时做一体化分析。

　　1.2 轴向阻尼装置的处理

　　对于轴向阻尼碟形弹簧采用钢度系数为K的弹簧单元。在轴承下盖阻尼固定处增加代替杆，在杆上加45000N 的预紧力。

　　1.3 约束处理

　　在进行转子动平衡时，轴承摆架的底座被底角螺栓牢牢固定在导轨上，计算时在螺栓连接的底座平板上添加平动约束。

　　最终建立摆架的有限元模型如图1 所示：增加附加刚度杆时，El-e m e nts：316250 node s：747108;不加附加刚度杆时，Ele m e nts：118437，Node s：244873。

　　2 模态分析

　　对轴承摆架模态分析可以了解轴承摆架的基本动力学特性，得到摆架的共振频率及振型，通过与现场测试的自振频率对比，了解摆架模型与实际的偏差状况。对于不加附加刚度杆情况的处理，在有限元模型中，去掉附加刚度杆与下轴承座连接的上端的“T”型板，保留下部分连接杆，这样在进行模态分析时，可以清楚看到，附加刚度杆下连接杆的振型。将Pro/E模型直接通过workbench 自动划分网络，导入An-s ys 进行计算最大程度的保留了原有模型的结构细节。

　　由于下座与底板通过衬垫相接触，在导入w orkbe nch 后，被默认为一体，同时上下阻尼的连杆也相当于一个零件。这都直接影响了摆架整体的刚度和固有频率。在建立有限元模型时，需去掉衬垫，使得轴承下座只与主刚度杆相连，支于底座两边的斜45°支座上，这样，四个主刚度杆(左右各二) 和轴承座成为决定摆架基本模态参数的主要因素。

　　2.1增加附加刚度杆情况

　　下面为摆架典型模态振型

摆架自振频率仿真结果与实验测定值对比分析：

　　3 结论

　　底阶模态与实验值有较好的吻合，高阶(13 阶) Y向横振时，出现较大误差，主要是模型在简化处理及结构细节对高阶模态的影响所致。