基于超单元方法的转子动力学分析

以水泵转子为研究对象,建立了三维转子有限元模型。采用基于旋转子结构方法的超单元减缩了该转子模型的30%自由度,该方法考虑了陀螺效应的影响。减缩模型前10阶固有频率最大误差为0. 23%,计算得到的前四阶临界转速最大误差为0. 3%,且振型基本一致。考虑到转子应变能无法直接从结果中提取,最后利用扩展超单元方法,将超单元转子与非减缩单元进行了转子应变能对比,结果表明转子应变能最大误差为2%左右。该方法可用于三维模型转子动力学设计中。     

密封间隙力对泵转子临界转速的影响分析

随着给水泵的大功率化、高转速化的发展,为保证多级离心泵转子部件的平稳运转,避免其在接近其临界转速时产生共振,需要对设计中的转子进行干态、湿态下的临界转速计算.论文以5级离心给水泵为主要模型,采用有限元法分别计算其在干态、湿态下的临界转速,通过对比,得出密封间隙力对转子临界转速的影响.干态情况下,分别用邓克莱法和有限元法计算给水泵的一阶临界转速;湿态情况下,分别计算密封设计间隙及二倍间隙不同情况下的临界转速,对比结果,表明密封间隙力对泵转子临界转速的影响非常大,并且与密封间隙的大小密切相关.     

轴承阻尼对高转速离心泵临界转速的影响

采用商用软件计算了泵用三油楔滑动轴承刚度和阻尼曲线。以多级离心泵转子为研究对象,采用ANSYS软件建立了三维转子有限元模型,在考虑滑动轴承和密封刚度、阻尼系数的情况下进行转子"湿"临界转速分析,计算结果表明在Campbell图中出现了低频涡动频率,且临界转速裕度不足。通过对滑动轴承主刚度、交叉刚度、主阻尼和交叉阻尼对涡动频率的分析得出,轴承主阻尼系数是产生该现象的主要原因。最后通过增加轴承孔半径0.01 mm,降低主阻尼系数,提高了涡动频率和临界转速,为多级离心泵动力学设计提供参考。     

多级离心泵-电机轴系转子动力学分析

采用MADYN2000分析软件对离心泵密封刚度和阻尼进行了分析,得到了刚度和阻尼变化曲线。以水泵-电机转子轴系为研究对象,采用ANSYS软件建立了轴系三维转子有限元模型,分别对轴系在干态和湿态情况下的临界转速和转子应变能分布进行了分析。相比在干态情况下,湿态情况下第一阶临界转速有所增高,前四阶轴系转子的应变能均有所下降,但还是具有偏大的特点。第二阶振型以电机转子弯曲为主,在高转速情况下应加强对电机转子的振动监测。     

基于有限元法的锅炉给水泵转子系统分析

为了研究多级锅炉给水泵转子系统应力应变以及干态和湿态下临界转速,通过ANSYS软件中的Workbench组件对给水泵转子系统进行应力应变分析,同时采用APDL组件对给水泵的转子系统分别进行干态和湿态的对比计算。通过上述数值计算,获得了转子系统的应力应变以及干态和湿态下的临界转速,可以看出,在转子系统装配中叶轮的装配位置上径向变化较大,对比显示湿态下转子系统的临界转速比干态下临界转速大幅提高,更符合真实状态;预估了在湿态下临界转速数值结果。所采用的针对某型锅炉给水泵的应力应变及临界转速的研究方法,可为同类的给水泵产品转子系统的研究提供参考。     

工作介质属性对立式多级离心泵振动特性的影响规律

立式多级离心泵在实际工作中,液态工作介质属性会影响泵的振动特性,甚至导致临界转速值下降引发共振等严重振动事故。文中以某型多级离心泵转子为研究对象,探讨工作介质与泵转子结构的力学关系,推导带有工作介质的泵转子动力学方程,将工作介质质量分解为转子附加质量、壳体附加质量和液体耦合质量,建立含工作介质的立式多级离心泵和电机转子系统动力学模型,计算系统临界转速与振型,总结出不同工作介质属性对泵转子振动特性的影响规律。研究结果表明:工作介质对离心泵转子振动特性的主要影响取决于转子附加质量、壳体附加质量、液体耦合质量的3部分质量的约束;工作介质密度对第1阶临界转速影响较大,且随着介质密度增大,临界转速值降低,与工作转速隔离裕度变小。这些可为立式多级离心泵转子动力学设计和振动故障诊断分析提供参考。     

基于有限元法的离心泵转子系统动力学特性研究

本文应用基于有限元法的Workbench软件对离心泵"干态"和"湿态"条件下的转子系统进行模态分析,得到两种条件下的临界转速。应用计算流体力学(CFD)中的准静态法得到了密封口环处的流体激振力并将其添加到"湿态"模态分析中。结果发现,"湿态"条件下,转子的临界转速远大于"干态"条件下的临界转速,这说明密封口环间隙处的流体激振力对转子起到一定的支撑作用。     

间隙环流对十一柱塞航空液压泵转子系统临界转速的影响分析

以十一柱塞航空轴向泵转子系统为研究对象,基于转子动力学理论,构建转子系统的离散模型;然后根据流体连续定理及动量定理建立间隙环流运动的偏微分方程组;采用线性摄动法求解得到间隙环流激振力,并以矩阵的形式施加于干转子动力学方程上,组建湿转子系统动力学方程;在MATLAB软件中编写求解程序,计算干/湿转子的临界转速;最后搭建航空泵转子系统实验平台,完成干/湿转子系统临界转速对比实验研究工作。对比分析结果表明,间隙环流产生的动态流体激振力会影响转子系统的动力学特性,一定程度上会降低系统的临界转速,且随间隙比W的增大,降低趋势更显著。     

迷宫密封对立式安注泵转子动力特性的影响研究

本文针对某型立式低压安注泵机组的转子-轴承系统的动力学特性展开研究,分别建立了干态(不考虑密封)和湿态(考虑密封)两种分析模型,且对每种分析模型分别进行了无阻尼固有频率分析和复模态分析。根据API 610标准的要求,湿态模型中考虑密封1倍间隙和2倍间隙两种工况。无阻尼固有频率分析得到了干态和湿态两种间隙下的前六阶固有频率,分析结果表明,密封能提高转子系统的临界转速,密封间隙的变化对临界转速的影响较小。复模态分析得到了干态和湿态两种间隙下的前六阶阻尼固有频率及相应的对数衰减率。分析结果表明,该转子为柔性转子,考虑密封后对数衰减率变化较大,稳定性满足设计要求。     

离心泵转子动力学计算分析

本文给出了在考虑密封流体力作用下离心泵转子的动力学计算方法,针对某高压离心泵转子系统,采用商业转子动力学计算软件Madyn 2000,建立二维轴对称转子计算模型,对在不考虑密封且轴承完全刚性支承、轴承无阻尼支承、以及考虑密封且滑动轴承支承三种状态进行临界转速计算,并与实测结果进行对比分析。同时也计算了密封作用下转子的频率响应,分析了密封对频率响应的影响。结果表明:Madyn 2000软件对于离心泵转子动力学计算分析简洁可行,转子上的密封结构既有刚度贡献又有阻尼刚性,对临界转速和频率响应影响较大,直接提高了临界转速,降低了位移响应。     

船舶脱硫泵转子系统临界转速计算及不平衡响应分析

为提高船用脱硫泵运行可靠性,利用有限元分析软件对脱硫泵转子系统进行了临界转速计算与不平衡响应分析,得到转子系统"干态"和"湿态"两种工况下的临界转速与不平衡响应曲线.分析泵轴材料密度以及水动力刚度对转子系统临界转速的影响;对比转子系统"干态"和"湿态"两种工况下的不平衡响应幅值,分析转子系统阻尼系数对不平衡响应幅值的影...     

轴流压缩机转子动力学特性研究

转子广泛应用于压缩机、航空发动机、汽轮发电机等旋转机械中。转子系统的临界转速和稳定性往往影响着机组是否安全运行。支承系统的刚度是影响转子动力学特性的重要因素。通过在有限元软件中建立某轴流压缩机壳体的三维有限元模型,计算得到其静刚度和动刚度,并与油膜刚度相结合,系统的研究了不同支承刚度条件下,转子系统的临界转速。在考虑等效支承刚度的基础上,根据API标准,计算转子的预期交叉耦合刚度,进而分析了该转子系统的稳定性。临界转速计算结果表明,考虑壳体刚度会降低转子系统的临界转速;稳定性计算结果表明,转子系统的稳定性符合API标准对稳定性裕度的要求。     

单级离心泵转子的模态分析与强度校核

运用三维建模软件SolidWorks对单级离心泵转子进行建模,使用ANSYS Workbench对所建模型进行模态分析并对强度进行校核.得到模型的前六阶固有频率和所对应的振型,验证该离心泵是否满足所要求的临界转速,并对转子进行应力分析.结果表明:离心泵转子满足临界转速的要求并且转子的各个部件满足强度限值要求,泵轴疲劳强度也符合规定要求.泵转子能够满足相关规范和设计要求.     

单级双吸离心泵转子系统的可靠性分析

针对单级双吸泵转子系统可靠性问题,采用有限元的方法对转子进行了静力学分析和模态分析,对转子系统的可靠性进行了研究。首先,对单级双吸离心泵转子系统结构进行了分析,建立了转子系统的有限元模型;然后,针对转子系统的应力、强度、临界转速等方面,对单级双吸离心泵转子系统进行了可靠性分析;最后,对单级双吸离心泵的轴的临界转速理论进行了分析。研究结果表明:单级双吸离心泵转子系统的材料满足应力要求,轴危险截面处安全系数大于许用安全系数;模态分析和理论计算中,转子系统的一阶临界转速远离本身固定频率及倍频处,同时转子系统一阶临界转速计算值大于设计转速1.2倍,满足设计标准,不会产生共振现象。     

弹性支承的悬臂转子临界转速计算分析

临界转速是各类高速旋转机械一个重要参数,以弹性支承的悬臂转子为研究对象,分别采用传统公式法和基于有限元ANSYS软件对其求临界转速,再利用转子动力学专业软件SAMCEF进行分析该转子的临界转速,把三种方法求得的数值进行分析比较,结果表明转子动力学专业软件SAMCEF对转子临界转速的计算准确性更高,计算更为方便,为工程实践计算转子临界转速提供了很好的工具。     

基于有限元法的转子临界转速计算

在转子系统临界转速计算中,有限元法能够确保模型的完整性和分析的准确性,可以进行复杂转子系统的临界转速计算,针对各维有限元模型计算精度和计算速度的问题,分析了一维、二维、三维有限元模型的优缺点,明确了在不同设计和分析阶段各维模型的选用原则,以满足临界转速计算的需要,并以涡轮泵临界转速的计算进行了验证。结果表明,二维模型在一般情况下兼具一维和三维模型的优点,计算速度快,求解精确;对转子系统的临界转速计算有着较大的参考价值。     

离心泵转子的湿态临界转速计算及边界环境对其动力特性的影响

本文提出一个基于ANSYS软件,虑及水体、油膜和密封影响的转子频率和模态的有限元解法,并成功地应用到选用的研究对象上。重点考察离心泵输水运转时的临界转速,即湿态临界转速;另外,还分别考察了滑动轴承油膜、口环和级间密封以及部件周围流体对整个转子的动力特性的影响。结果表明影响湿态转子动力特性的最大因素是密封,滑动轴承的油膜刚度和阻尼是影响转子动力特性的另一个重要因素,分布在芯包流道内部的水的惯性效应,也会对转子的动力性能造成影响。     

基于Workbench平台的超超临界锅炉给水泵转子动力学有限元分析

超超临界(百万千瓦机组)锅炉给水泵转子的临界转速计算是锅炉给水泵转子设计中一个重要的步骤。通过ANSYS 12.0 Workbench平台,求得转子在刚性支承、弹性支承以及"湿态"工况下的临界转速,以对比密封水膜和轴承油膜等因素对转子动力学分析的影响,为锅炉给水泵安全平稳运行提供依据。     

某型航空发动机双转子系统动力学特性计算

针对双转子航空发动机的动力学特性问题展开研究,以传递矩阵法为基础,建立数学计算模型,引用经实验验证的算法,结合某型航空发动机双转子的实际结构,对其动力学特性进行理论计算,对结果进行分析,得出结论,为航空发动机转子动力学特性的调整和发动机的故障诊断提供了一些理论参考。计算结果表明:该发动机转子在额定工作转速范围内存在一阶临界转速,但临界转速远离工作转速,说明柔性转子设计合理。双转子系统中由于中介轴承的耦合作用,一个转子的临界转速随另一个转子转速的增加而增加。     

基于临界转速与振型相似的涡轴发动机模拟转子实验台设计方法

针对涡轴发动机由于燃发转子零部件多、转速高、流固热耦合导致振动特性复杂,难以通过整机试验揭示振动特性机理的问题,在结构相似的基础上,采用相似设计基本理论,提出通过各阶临界转速之比相等和振型相似的涡轴发动机模拟转子实验台的设计方法.首先阐述了相似设计理论并推导出转子系统质量、刚度和固有频率之间的相似关系表达式.然后以某型涡轴发动机燃发转子模拟实验台设计为例,在其工作转速的基础上,依照各阶临界转速之比相等与振型相似的设计原则,对涡轮盘、转轴、弹性支撑等模拟转子结构件进行反求等效设计,从而构建出同原型机动力学特性相似的模拟转子有限元模型,分析其前3阶临界转速及对应的振型,与原型机相应临界转速值最大误差为3.5％.最后通过试验测试该模拟转子实验台临界转速与振动响应,验证了该相似设计方法的正确性.该方法可拓展到类似转子结构的设计过程.