SolidWorks专区  |  新闻  |  文库  |  资料  |  案例  |  有问必答  |  视点  |  进阶  |  渠道  |  博客  |  电子周刊 |  视频 |  百味书屋

运用Solidworks Simulation分析软件开发隔爆型三相异步电动机

发表时间: 2017/7/18 作者: 张闻霞*李璐 来源: 互联网
运用Solidworks软件对隔爆零部件建模,并用Simulation分析模块对隔爆零部件的强度进行有限元仿真分析,判断设计的可行性,不仅降低开发成本,还能提高项目开发的成功率。
 

    O 引言

    电机的生产周期以及开发成本,直接影响着电机的市场竞争力。因此在设计的过程中,不能光凭经验设计,还必须有理论支持,借助Solidworks软件Simulation分析模块对隔爆零部件进行强度分析,初步判定设计的合理性,为公司项目开发节约成本,也为后期更高难度的设计提供必要的经验积累。下面以YBE3-132-2~6-380V-Exd lI BT4 Gb隔爆型三相异步电动机为例进行具体的介绍。

    1 产品背景

    低成本高效率电机是必然趋势,为了降低开发成本,电磁部分通用我公司YE3-132系列产品,采用大三圆,外圆尺寸为Φ245,YE3-132系列产品型式试验均合格,其中效率值达到GB18613--2012(中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》中的2级能效的要求。

    2 尺寸设计与理论计算

    机座外圆直径不能超过Φ260 mm(中心高为132 mm),考虑到铸造公差等原因,单边至少留2 mm的量,机座与端盖配合止口尺寸设计为Φ247 mm,机壳局部地方最小壁厚为6.5 mm,材质选用灰铸铁HT250。因为YE3-132S-4-5.5kW-380 V温升为74 K,为了防止电机的温升超差,必须确保机座的散热效果,机座散热片数量以及表面积近似等效于YE3-132。通过理论计算验证机壳厚度是否合理,圆柱体隔爆机壳壁厚度的计算公式:

    1

    3 三维建模与Simulation分析

    利用SolidWorks Simulation进行分析,主要步骤有前处理、求解和后处理三个部分,即几何模型的建立、定义材料属性、加载、网格的划分、求解和结果分析。由于SolidWorks Simulation分析模块与SolidWorks是无缝集成的,在不出CAD环境下即可对所建模型进行相关分析,故直接用三维制图软件SolidWorks完成机座模型的建立,通过有限元的分析方法,利用Simulation分析软件对机座进行静应力分析。主要目的是分析机壳内腔的强度,因此在建模上考虑计算机硬件和有限元仿真分析的局限性,在建模时省掉了散热片和部分小倒角,见图1。

    2

    图l 机座模型

    设置夹具时仿真水压试验,两端面和接线盒连接面作为固定面,如表1所示。

    表1 夹具

    3

    外部载荷类型选择压力,并且将压力加载在机座内腔及接线盒座内腔上,按照GB3836.2-2010《爆炸性环境第二部分:由隔爆外壳“d”保护的设备》的规定,容积大于10cm3时外壳承受的静压力为1.5MPa,见表2。

    表2 外部载荷

    4

    有限元法的基本思想是将连续的结构离散成有限个单元,并在每一个单元中设定有限个节点,将连续体看作是只在节点处相连的一组单元的集合体;同时选定场函数的节点值作为基本未知量,并在每一单元中假设一近似插值函数以表示单元中场函数的分布规律;进而利用力学中的某些变分原理去建立用以求解节点未知量的有限元方程,从而将一个连续域中的无限自由度问题化为离散域中的有限自由度问题。有限元网格划分时网格质量直接影响分析结果,是判断分析结果是否准确的主要依据,为了确保结果的准确性,进行了多次分析,网格数据统计见表3。

    表3 网格数据统计

    5

    4 结果分析

    机壳壁厚在4 mm-10 mm之间,此厚度范围HT250最小抗拉强度为250 MPa,最小屈服强度为165 MPa。网格划分的大小不同分析结果不同,对应不同的网格划分分析结果见表4。机座的最大位移基本相同,第三次最大应力与第二次的结果偏差为2,2%(<5%),最大应力78,4 MPa,远远小于屈服强度,机座强度满足要求。

    表4 网格划分分析结果

    6

    5 结束语

    通过以上分析后我们设计了YBE3-132系列图纸,生产了隔爆样机YBE3-132S-4-380 V,对机壳及其他隔爆零部件进行了水压试验,整机送南阳,通过了南阳防爆电气研究所一系列严格的检验和试验,最终取得了防爆合格证。



责任编辑:郝秋红