摘 要:本文采用錘擊法對(duì)車(chē)用交流發(fā)電機(jī)整機(jī)進(jìn)行模態(tài)實(shí)驗(yàn),得到模態(tài)參數(shù),分析其模態(tài)特性,并對(duì)其一致性進(jìn)行分析,為工程實(shí)踐中的減振降噪提供參考和依據(jù)。
關(guān)鍵詞:模態(tài)實(shí)驗(yàn) 模態(tài)參數(shù) 一致性
1.引言
模態(tài)是機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性,每一階模態(tài)都有與其對(duì)應(yīng)的模態(tài)參數(shù),各階模態(tài)參數(shù)的疊加就是結(jié)構(gòu)固有振動(dòng)特性的全貌。模態(tài)參數(shù)(包括固有頻率、固有振型、模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度和模態(tài)阻尼比等)表明在哪些頻率下結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生共振以及產(chǎn)生共振時(shí)結(jié)構(gòu)的相對(duì)變形,這為改善結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性提供依據(jù)[1]。為了改善交流發(fā)電機(jī)的電磁噪聲,需要分析發(fā)電機(jī)的模態(tài)特性,為減振降噪提供依據(jù),本文將對(duì)定子內(nèi)包式發(fā)電機(jī)進(jìn)行模態(tài)實(shí)驗(yàn)得到其模態(tài)參數(shù),分析其模態(tài)特性,發(fā)現(xiàn)一致性問(wèn)題。
2. 實(shí)驗(yàn)方案及設(shè)備
本文采用錘擊法進(jìn)行模態(tài)實(shí)驗(yàn)。在模態(tài)實(shí)驗(yàn)中,力錘給被測(cè)部件一個(gè)激振力,力錘上的力傳感器測(cè)量輸入到被測(cè)部件上去的激振力,加速度傳感器測(cè)量相應(yīng)點(diǎn)處被激起的振動(dòng)運(yùn)動(dòng),這些信號(hào)輸入到采集前端并通過(guò)計(jì)算機(jī)的分析軟件加以分析處理,分析軟件將這些信號(hào)離散化并用于估計(jì)頻響函數(shù),如圖1所示。每個(gè)被測(cè)部件按此方案進(jìn)行,測(cè)試時(shí)將加速度傳感器固定在被測(cè)部件的某一點(diǎn)上(即拾振點(diǎn)),用力錘逐點(diǎn)敲擊各個(gè)被測(cè)部件的激勵(lì)點(diǎn)(包括拾振點(diǎn)),實(shí)驗(yàn)所需要的設(shè)備如表1所示。
本文對(duì)發(fā)電機(jī)整機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析,為了研究其模態(tài)的一致性,隨機(jī)抽取5個(gè)發(fā)電機(jī),分別編號(hào)A1,A2,A3,A4,A5。
3.發(fā)電機(jī)整機(jī)模態(tài)試驗(yàn)及結(jié)果分析
3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)P?/p>
整機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的裝配體,為了獲得其振型,在前、后端蓋、定子圓周處分別布置12個(gè)激勵(lì)點(diǎn)共36個(gè)點(diǎn),以獲得比較立體的振型,如圖2所示,其模態(tài)分析模型如圖3所示。
3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
各階模態(tài)振型如圖4所示,模態(tài)頻率如表2所示。
由表2可知,整機(jī)一階橢圓模態(tài)頻率平均為1555.4Hz,二階橢圓模態(tài)頻率平均1752.7Hz,三階三角形模態(tài)頻率平均為2529.5Hz,四階三角形模態(tài)頻率平均為2726.6Hz,應(yīng)著重關(guān)注這個(gè)幾個(gè)頻率的電磁振動(dòng)和噪聲。
一階最大頻率與最小頻率相差96.7Hz,二階最大頻率與最小頻率相差61.3Hz,三階大頻率與最小頻率相差146.6Hz,四階最大頻率與最小頻率相差329.9Hz,頻率變化大,整機(jī)模態(tài)一致性相對(duì)較差。由于這是隨機(jī)抽取的5個(gè)發(fā)電機(jī),所以能代表工程實(shí)踐中的一個(gè)普遍現(xiàn)象。
發(fā)電機(jī)整機(jī)是由零部件裝配而成,其模態(tài)由定子鐵芯、前端蓋、后端蓋等零部件共同決定,故其一致性差是由各零部件共同引起的。進(jìn)一步,由圖5可知,橢圓模態(tài)頻率波動(dòng)較小,一致性較好,而三角模態(tài)頻率波動(dòng)較大,一致性較差。故在實(shí)際中,應(yīng)著重提高三角模態(tài)的一致性。
4結(jié)論
本文對(duì)發(fā)電機(jī)整機(jī)進(jìn)行模態(tài)實(shí)驗(yàn),獲得了發(fā)電機(jī)的模態(tài)參數(shù),得到如下結(jié)論:
1.發(fā)電機(jī)整機(jī)一階橢圓模態(tài)頻率平均為1555.4Hz,二階橢圓模態(tài)頻率平均1752.7Hz,三階三角形模態(tài)頻率平均為2529.5Hz,四階三角形模態(tài)頻率平均為2726.6Hz,應(yīng)著重關(guān)注這個(gè)幾個(gè)頻率的電磁振動(dòng)和噪聲。
2.整機(jī)模態(tài)一致性相對(duì)較差,其一致性差是由各零部件共同引起的。橢圓模態(tài)頻率波動(dòng)較小,一致性較好,而三角模態(tài)頻率波動(dòng)較大,一致性較差,應(yīng)著重提高三角模態(tài)的一致性。
參考文獻(xiàn):
[1] 李德葆,陸秋海. 實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析及應(yīng)用.北京:科學(xué)出版社.2001
[2] 李承德. 錘擊振動(dòng)試驗(yàn)的模態(tài)分析方法(上).汽車(chē)技術(shù).1985, (4):18-34
[3] 劉星.車(chē)用交流發(fā)電機(jī)模態(tài)特性研究.西南交通大學(xué)碩士論文.2014
作者簡(jiǎn)介:
張藝華(1987.2—)女,四川渠縣人,助教,主要從事汽車(chē)制造與裝配技術(shù)研究。