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0引言发电机是重要的运行部件，发电机基座是发电机运行的平台，其结构强度、刚度是否满足要求决定了发电机能否安全运行。
本文涉及的发电机基座安装有美国卡特柴油机，型号CAT3512B，功率1257kW，转速1500r/min；美国ABB 发电机，型号AMG0450BB04DAPM，功率1200kW，转速1500r/min；VULKAN联轴器，型号VULASTIK-L34D0。
1建立发电机基座模型柴油发电机组如图1所示。
整体式基座由8个减震器安装于平台。
基座材质Q345B组焊而成，分设左右两道纵梁、四道横梁，腹板内布置有筋板，外侧设有吊耳，基座自重约2800kg。
纵、横梁主焊缝为全熔透焊缝，热处理消应力。
采用三维软件建立发电机基座模型，并导入ANSYS Workbench，设置四面体网格单元，划分网格后，网格单元数794975个，节点数1360491个。
2计算载荷简化模型，将柴油机及发电机等效为远端质量点加载，且考虑为刚体。
减震器设置为弹簧连接，纵向刚性4400N/mm，横向刚性5300N/mm，减震器预压缩量5mm。
考虑0.8g额外加速度。
5种工况下载荷如表1所示，其中X方向为基座纵向，Y方向为基座垂向，Z方向为基座横向。
工况柴油机发电机加速度（m/s2）说明重量（kg）扭矩（N·m）重量（kg）扭矩（N·m）X方向Y方向Z方向123458600860086008600860080108010801046004600460046004600-8010-8010-80100.8g1g1.8g1.8g2.4g1g0.8g理想纵向颠簸横向颠簸起吊固有频率表1各工况载荷3计算结果分析提取基座工况1、工况2和工况4应力云图和变形云图。
从工况1、工况2应力云图可知，基座运行时最大应力均出现在减震器的紧固螺栓处，其应力最大值为分别为68MPa、154MPa，由材料屈服强度计算出安全系数分别为5、2.2。
基于ANSYS WORKBENCH油田电机机座结构的有限元分析作者：唐博张卫华陈振国段伟飞来源：《商品与质量·学术观察》2013年第09期摘要：机座是油田电机中重要零件之一，文章介绍ANSYS WORKBENCH有限元方法对油田电机机座进行强度、刚度、模态分析，分析结果表明电机结构满足设计要求，为同类产品设计、开发、改进提供了参考依据关键词：机座模态 ANSYS 强度刚度有限元机座是油田电机中重要零件之一。
由于机座的结构复杂，用简单的材料力学公式很难精确分析和计算其受力和变形情况。
在以往的设计中，往往是根据经验或参考有关样机来进行设计，处于经验类比设计阶段。
这种设计方法，势必导致设计结果趋于保守。
本文应用CATIA进行产品的参数化实体建模，利用有限元方法，从静力学和模态进行电机机座力学分析，得到机座在静力作用下的强度、刚度；模态的固有振动频率，可以达到校核机械结构的强度和刚度、分析出主要失效形式和危险点的目的，从而为产品的设计和优化提供理论依据；模态是机械结构的固有振动特性，利用有限元软件对转子进行模态分析，可以得到的模态频率及振型，预测转子与其他部件发生动态干扰的可能性，从而对机座结构进行合理设计，避开共振的发生。
ANSYS WORKBENCH的前处理模块、分析计算模块和后处理模块能够较好地完成此部分工作。
1、分析理论1.1有限元计算是建立在位移法基础上的刚度矩阵法，其通式可写成：[S]{D}={F}式中 [S] 刚度矩阵{D} 位移向量{F} 载荷项1.2软件中的动力学分析中的模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性，即结构的固有频率和振型问题：其中[K]-刚度矩阵{ }--第i阶模态的振型向量--第i 阶模态的固有频率[M]--质量矩阵2、建立模型利用CATIA软件建立机座三维模型，将机座、定子铁心、端盖分为三个部件，然后再装配为组件，并对定子线圈进行等效简化，计算出等效密度，得出三维模型后另存为“.CATPart”文件，并导人ANSYS WORKBENCH，如图1所示。
基于ANSYS的基座皮带轮的受力分析
摘要：对ANSYS软件做了简要介绍，利用Solidworks建立基座皮带轮三维建模，然后根据实际工作状况，用ANSYS Workbench对基座皮带轮进行有限元分析，从而确定皮带轮在受力时变形量、应力和应变的变化情况，进而为实际工作提出有效指导。
关键词：基座皮带轮；Solidworks；ANSYS Workbench；受力分析
Analysis of Internal Flow Field of Liquid Shunt Based on Fluent
Abstract: The Fluent analytic software for fluid is simply introduced, and the simulation of the internal flow field for simple liquid shunt. The pressure, velocity and pathlines are technologically analyzed too, and by changing the shut structure on multiple factors analysis and comparison, then got the best working status of the flow field.
Key words: shunt；Solidworks；ANSYS Workbench；force analysis
1 引言
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。
皮带轮在实际生产中的应用广泛，本文对基座上皮带轮的受力做了简要的分析。
2 基座皮带轮的三维模型
根据实际尺寸和计算的需要，利用Solidworks对基座皮带轮进行三维建模，模型如图1所示。
图1 基座皮带轮的三维模型
3 在ANSYS Workbench中进行模型分析
3.1对实体模型的分割
将三维模型导入到ANSYS Workbench中生成的是一个整体，而在实际生产过程中皮带轮所受的力只是与皮带接触的一侧，因此要对模型进行分割后再分析，利用Tools Freeze对模型进行冻结，在Create中选择Slice，然后选择要切割的面对实体进行切割，结果如图2所示。
图2 在ANSYS Workbench中进行实体切割
3.2网格的划分
将已建好的三维模型导入到ANSYS Workbench中进行静态结构分析，皮带轮的材料设置为铸铁，同时基座的材料设置为灰口铸铁，利用Hex-Dominant和Body Sizing形式进行划分，该结构用15mm大小进行网格的划分，如图3所示。
图3 在ANSYS Workbench中进行网格化分
3.3施加约束和载荷
在ANSYS Workbench中利用supports displacement对基座的底面施加约束，使其固定在机床上，然后利用Loads Pressure对皮带轮的一侧施加大小为700M的载荷。
如图4所示
图4 施加的约束和载荷
3.4分析计算
在施加约束后对模型进行分析计算，利用Deformation Total求解总体变形，利用Strain Equivalent（von-Mises）求解应变。
所得结果如图5。
图5 Workbench中皮带轮的变形云图
4 结果分析
根据基座皮带轮的变形云图可以看出，皮带轮的最大变形发生在其左侧，变形量为0.5348mm，虽然变形的数值并不大，但在实际生产中由于皮带轮上的力是连续不断的，所以皮带轮在反复的冲击下其变形量将会不断的累积，其产生的影响是不可忽略的。
从应变云图和应力云图可以看出，在皮带轮的V型槽处，键与皮带轮的连接处所产生的应变和应力最大。
皮带轮在基座上的位置不同，最后分析得到的结果也不同，因此在实际生产中通过不断的改变带轮的位置和基座的构造可以使分析结果最佳，这对于提高工作效率，安全生产有很大的帮助。
5 结语
利用ANSYS Workbench对基座皮带轮进行了分析，并对分析结果做了简要说明。
其结果与实际生产中基座皮带轮的工作原理吻合，对实际生产有重要的参考意义。
从建模和分析过程中可以看出，建立正确的分析模型、设置模型参数并分析结果是计算中的重要环节。
根据所得结果，通过改变皮带轮结构和安放的位置可以使皮带轮的工作效率大大提高，应在以后的设计中广泛应用。
参考文献:
[1]凌桂龙，丁金滨，温正.ANSYS Workbench 13.0从入门到精通(M).北京:清华
大学出版社，2012
[2]李兵等编著. ANSYS Workbench 设计传真与优化(M).北京:清华大学出版社，
2013.3
[3]浦广益著.ANSYS Workbench基础教程与实力详解（M） .北京：中国水利水
电出版社，2010.10
[4]邓凡平编著.ANSYS 12有限元自学手册（M）.北京：北京邮电出版社，2011.2
[5]高耀东编著.ANSYS应用精华50例（第3版）（M）.北京：电子工业出版社，
2011.5。
