【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机噪声仿真预测领域，具体为一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法。
技术介绍
1、转子偏心噪声是组成电机机械噪声的重要组成部分。目前牵引电机转子偏心噪声的性能评估主要通过现场测试数据并结合技术人员的经验完成，并依此提出相应的改进措施来实现电机降噪目的。由于此种方法缺乏对转子偏心噪声声场分布以及噪声源特性具体的研究和分析，无法在牵引电机的设计阶段提出降噪方案，仍然需要冗长的测试工作和改进过程来实现牵引电机的降噪目的。因此，需要提出预测电机转子偏心噪声性能的方法来更好的解决牵引电机降噪优化问题。
2、牵引电机的转子偏心噪声主要由转子在旋转过程中受到不平衡力的作用并通过轴承将其传递给定子外壳从而引发壳体振动产生辐射噪声。目前没有完善的牵引电机转子偏心噪声的仿真计算方法；同时，对于牵引电机这样的复杂工程模型，往往存在计算时间长、模型处理复杂等方面的困难。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决牵引电机转子偏心噪声计算中，计算时间长、模型处理复杂的问题，提供了一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法。
2、本专利技术是通过如下技术方案来实现的：一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，包括如下步骤：
3、1）计算牵引电机匀速工况下传动端与非传动端的轴承动态游隙大小；
4、2）根据步骤1）的计算结果，计算生成转子所受到的偏心力；
5、3）牵引电机转子激励力的瞬态动力学模型建立；
6、4）牵引电机转子激励力的瞬态动
7、5）将步骤4）得到的与振动激励相关的时域物理量转换成频域物理量；
8、6）建立牵引电机定子外壳的振动响应分析模型，将步骤5）中与振动激励相关的频域物理量加载到振动响应分析模型上，计算得到振动响应结果；
9、7）建立牵引电机外表面辐射噪声模型，利用步骤6）得到的振动响应结果计算辐射噪声，即转子偏心噪声。
10、与现有技术相比本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提供的牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，考虑了牵引电机轴承动态游隙对转子偏心力大小的影响，将转子模型与定子外壳模型分离，将瞬态模型中输出的时域物理量转化成了振动响应模型中的频域激励，减少了噪声激励物理量的计算时间，实现了转子偏心噪声的精准预测。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，其特征在于：步骤1）中，轴承动态游隙的理论值依据具体轴承型号对应的使用说明书中有关轴承动态游隙计算公式计算得到；若与轴承动态游隙计算相关的参数无法通过计算或者实验确定时，则取其经验值并给予浮动范围之后参与计算。
3.根据权利要求1所述的一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，其特征在于：所述步骤2）具体为：将转子几何模型导入ANSYS有限元计算软件中，对所有的部件赋予相应的材料属性，得到该转子的质量参数m，单位为kg；在MATLAB软件中根据（1）式生成时域上的偏心力载荷Fx、Fy，单位为N；所述转子几何模型包括所有的旋转部件；
4.根据权利要求3所述的一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，其特征在于：步骤3）具体为：根据牵引电机转子的结构形式建立电机转子的瞬态动力学模型；转子包括除轴承外所有的旋转部件，且除了与轴承连接位置的转轴保留了实体结构网格，剩余部件和几何体均用质量点替代；轴承的径向力学行为用非线性弹
5.根据权利要求4所述的一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，其特征在于：步骤4）具体为：将步骤2）计算生成的时域偏心力载荷通过远端力的方式加载到牵引电机转子的瞬态动力学模型上，远端力的加载位置应为转子的总质心位置；转子的质心位置沿轴向位于转子转轴的几何中心线上，其在转轴中心上线的具体位置通过质心定理计算出，首先计算不同材料的转子旋转部件的质心位置，再计算出所有旋转部件的总质心位置；计算完成后输出的与振动激励相关的物理量为转轴传动端与非传动端非线性弹簧时域上的响应力。
6.根据权利要求5所述的一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，其特征在于：步骤5）具体为：首先需要对步骤4）中输出的时域弹簧响应力进行插值处理，以满足振动响应分析模型计算结果中对分析频率的要求；对插值后的两组轴承弹簧响应力进行DFT变换，使与振动激励相关的时域物理量在转换成频域物理量，包括传动端与非传动端，得到其频域上的实部与虚部幅值，并保留其相位信息。
7.根据权利要求6所述的一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，其特征在于：步骤6）具体为：将步骤5）中与振动激励相关的频域物理量加载到振动响应分析模型上，得到振动响应结果；定子外壳的振动响应模型计算方法采用基于模态叠加法的谐响应分析；
8.根据权利要求7所述的一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，其特征在于：步骤7）具体为：利用步骤6）得到的振动响应结果计算辐射噪声，即转子偏心噪声：
9.根据权利要求2所述的一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，其特征在于：步骤1）中，计算轴承动态游隙相关的参数无法通过计算或者实验确定时，对其取经验值并给予±20%浮动范围之后参与计算。
10.根据权利要求3所述的一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，其特征在于：步骤2）中，计算生成的时域上的偏心力由一组相位差为四分之一周期长度的谐波载荷组成，谐波频率为电机转速角频率。
...【技术特征摘要】
1.一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，其特征在于：步骤1）中，轴承动态游隙的理论值依据具体轴承型号对应的使用说明书中有关轴承动态游隙计算公式计算得到；若与轴承动态游隙计算相关的参数无法通过计算或者实验确定时，则取其经验值并给予浮动范围之后参与计算。
3.根据权利要求1所述的一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，其特征在于：所述步骤2）具体为：将转子几何模型导入ansys有限元计算软件中，对所有的部件赋予相应的材料属性，得到该转子的质量参数m，单位为kg；在matlab软件中根据（1）式生成时域上的偏心力载荷fx、fy，单位为n；所述转子几何模型包括所有的旋转部件；
4.根据权利要求3所述的一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，其特征在于：步骤3）具体为：根据牵引电机转子的结构形式建立电机转子的瞬态动力学模型；转子包括除轴承外所有的旋转部件，且除了与轴承连接位置的转轴保留了实体结构网格，剩余部件和几何体均用质量点替代；轴承的径向力学行为用非线性弹簧单元模拟；
5.根据权利要求4所述的一种牵引电机转子偏心噪声的仿真预测方法，其特征在于：步骤4）具体为：将步骤2）计算生成的时域偏心力载荷通过远端力的方式加载到牵引电机转子的瞬态动力学模型上，远端力的加载位置应为转子的总质心位置；转子的质心位置沿轴向位于转子转轴的几何中心线上，其在转轴中心上线的具体位置通过质心定理计算出，首先计算不同...
【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，庞聪，王文庆，朱一乔，
申请(专利权)人：中车永济电机有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。