接触应力对飞轮转子动力特性的影响

2021-09-23任正义杨立平曹志好

机械设计与制造 2021年9期

任正义，杨立平，曹志好，曹飞

(1.哈尔滨工程大学工程训练国家级实验教学示范中心，黑龙江哈尔滨150001；2.哈尔滨工程大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150001)

1 引言

环境恶化和资源枯竭是现如今人类面临的巨大挑战，人类在发展的道路上，正在寻找节能环保高效的能源来代替传统能源。飞轮储能系统作为新能源领域的代表，越来越受到人们的重视［1］。飞轮储能系统是将电能转化为机械能再到电能的一种能量转化装置，主要由转子系统、高速永磁无刷电机、控制箱、支架和冷却系统等组成［2］。如今，人们对飞轮储能系统的研究日渐成熟。韩邦成等对工作转速为5000rpm的飞轮转子进行了模态分析，并通过试验验证有限元计算的结果［3］。陈强等对飞轮储能系统有限元分析，求解其临界转速和模态振型［4］。刘佩等对1MW/60MJ轴系转轴进行优化分析和模态分析，并未考虑过盈配合处应力的影响［5］。付雄新等提出了将安装基础运动转化为对转子激励的动力学求解方法来分析飞轮电池转子在路面输入引起安装基础振动变化情况下的振幅变化［6］。以上论文都是在无接触应力的基础上分析的，实际情况是轴系结构主要部件之间都是过盈装配，存在接触应力。因此建立有接触应力的高精度飞轮储能系统的动力学模型显得尤为重要。