車用交流發(fā)電機(jī)模態(tài)實(shí)驗(yàn)及一致性分析

摘 要：本文采用錘擊法對車用交流發(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)會產(chǎn)生共振以及產(chǎn)生共振時(shí)結(jié)構(gòu)的相對變形，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，力錘給被測部件一個(gè)激振力，力錘上的力傳感器測量輸入到被測部件上去的激振力，加速度傳感器測量相應(yīng)點(diǎn)處被激起的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這些信號輸入到采集前端并通過計(jì)算機(jī)的分析軟件加以分析處理，分析軟件將這些信號離散化并用于估計(jì)頻響函數(shù)，如圖1所示。每個(gè)被測部件按此方案進(jìn)行，測試時(shí)將加速度傳感器固定在被測部件的某一點(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）.汽車技術(shù).1985， （4）：18-34

[3] 劉星.車用交流發(fā)電機(jī)模態(tài)特性研究.西南交通大學(xué)碩士論文.2014

作者簡介：

張藝華（1987.2—）女，四川渠縣人，助教，主要從事汽車制造與裝配技術(shù)研究。