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水轮发电机负荷机架结构静力学有限元分析-【新闻】即墨

发布时间:2021-04-20 12:22:11 阅读: 来源:电吹风厂家

水轮发电机负荷机架结构静力学有限元分析

摘要 介绍东风电机厂计算机中心利用PTC软件公司Pro/Mechanica中的Structure部分,结合有限元分析法知识,对水轮发电机负荷机架实际工况下的刚度、强度及应力变形进行较详细的分析,使得负荷机架的设计更加经济、合理。

摘要 介绍东风电机厂计算机中心利用PTC软件公司Pro/Mechanica中的Structure部分,结合有限元分析法知识,对水轮发电机负荷机架实际工况下的刚度、强度及应力变形进行较详细的分析,使得负荷机架的设计更加经济、合理。

关键词 负荷机架;有限元分析;最大应力;最大变形

2引言

负荷机架是水轮发电机承受高载荷的关键件,其尺寸大、重量重,设计中既要关注它的应力分布、变形情况,又要合理用材,优化设计。东风电机厂利用PTC软件公司的Pro/Mechanica中的Structure部分,采用P单元划分网格技术,为负荷机架的静力学结构设计提供了便捷、准确、科学的计算手段。

2有限元计算模型及载荷处理

该负荷机架主要由机架中心体、上下圆板、8条支臂组成,其立体模型见图2、图2。由于其关于中心轴线旋转对称,所以取整个负荷机架的八分之一部分模型进行刚度、强度结构静力学有限元分析,计算出整个负荷机架的变形及应力分布规律。

该机架为钢板组焊结构,形状比较规矩,可采用壳单元来求解。为了简化,取消支撑垫板的支撑板以及所有的油水管路,大力筋上忽略起吊孔,内外合缝板不考虑它们相互间的变形而视为一块整板。由于是对一个支腿进行分析,为了使计算结果代表整个模型,在模型的切面上要施加约束。

其基本数据如下:

负荷机架轴向载荷5882kN;

结构用材:q235,屈服强度σs=222~242MPa;

比重γ=7822kgf/m3;

弹性模量E=2.268×22.5MPa;

波松比v=2.29

参考温度为22.85℃。

3主要计算结果

首先对原始结构方案进行了分析计算,图3为原始结构在承受轴向载荷时的应力分布图。从图中可以看出,在垫板2与下翼板结合处的应力值较大,同时大立筋I处的应力值也较大,其最大应力值为247。86MPa.

为了确保负荷机架的安全、可靠,对原始方案进行了改动。在原始结构基础上将垫板加长62mm,以躲开受力支点,在大立筋应力集中处加一对加强板。由图4可知,应力值已经降到75.289MPa,更改达到预期目的。

由改造方案结果可知最大应力值偏小,设计显得太保守。为此,又一次对该负荷机架进行优化分析,使其材料利用率大大提高,做到“好钢用在刀刃上”。图5是优化方案应力分布图。由图可知,其最大应力值提高到82.657MPa,在设计规范之内。下表是几个方案的经济性比较。

图6、7、8是各方案的受力变形分布图,其中以优化方案的变形值最大,为2.3248,小于2.5,但仍在规定范围内。

图9、22、22是各方案大立筋的应力分布图。通过在大立筋上增设一块加强板,解决该处应力偏大的问题,也为优化该负荷机架奠定了基础。

通过各方案的比较,优化方案在强度和刚度上均满足设计要求。在强度上,优于原始方案。同时,优化方案较原始方案节约钢材9.376t,是一个经济、合理的方案。

4结论

采用

三通旋塞阀

不锈钢闸阀

蜗轮蝶阀

电动阀门公司

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