高速礦用搶險泵轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究.pdf

1、高速礦用搶險泵是針對當(dāng)前煤礦透水搶險救援設(shè)備嚴(yán)重不足，缺乏體積小、高揚(yáng)程、便于安裝的快速搶險泵而設(shè)計開發(fā)的。本課題屬于國家科技支撐計劃項目《煤礦透水快速救援排水設(shè)備研究與開發(fā)》（項目號:2013BAK06B02）的研究內(nèi)容之一，以GPQ100-1000型高速礦用搶險泵樣機(jī)為研究對象，對高速礦用搶險泵的數(shù)值模擬分析，重點研究了高速礦用搶險泵的臨界轉(zhuǎn)速及振型，不平衡質(zhì)量對臨界轉(zhuǎn)速及振幅的影響，泵啟動過程及不同轉(zhuǎn)速的瞬態(tài)響應(yīng)等，為搶險泵結(jié)構(gòu)的

2、合理設(shè)計提供依據(jù)，提高該泵的可靠性和穩(wěn)定性，主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點如下:
　　(1)根據(jù)設(shè)計參數(shù)及性能要求，對過流部件如誘導(dǎo)輪、初級葉輪和次級葉輪等進(jìn)行水力設(shè)計。對高速礦用搶險泵的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，通過UG進(jìn)行三維建模和ICEM進(jìn)行網(wǎng)格劃分，基于CFX對其進(jìn)行全流場模擬分析，得到了該高速礦用搶險泵的外特性特征，分析了流場的分布規(guī)律，計算結(jié)果滿足設(shè)計要求。
　　(2)由SAMCEF/Rotor進(jìn)行轉(zhuǎn)子的動力學(xué)分析，對高速礦用搶險

3、泵進(jìn)行模擬和計算，利用其分別對高速搶險泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行一維梁模型、二維傅里葉模型和三維實體模型的臨界轉(zhuǎn)速及振型分析，結(jié)果顯示轉(zhuǎn)軸為柔性軸，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速需要通過一階臨界轉(zhuǎn)速。
　　(3)基于瞬態(tài)響應(yīng)分析，研究不平衡質(zhì)量的大小對泵啟動過程的影響，包括不同不平衡質(zhì)量啟動過程中振幅的峰值響應(yīng)時間和最大徑向位移、不同轉(zhuǎn)速、不同啟動時間下的瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行分析等，得到基于瞬態(tài)響應(yīng)分析的不同參量下的動力學(xué)變化。
　　(4)基于諧響應(yīng)分析

4、，通過對比不同的流體力模型，分析不同模型對于轉(zhuǎn)子諧響應(yīng)的影響，包括干態(tài)和濕態(tài)下各轉(zhuǎn)子部件的徑向位移幅值，轉(zhuǎn)子的振幅隨頻率的變化規(guī)律等。通過CFX模擬內(nèi)循環(huán)流場（冷卻循環(huán)回路），首次將定子和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生的間隙環(huán)流施加到轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中，分析其對轉(zhuǎn)子模態(tài)以及不平衡質(zhì)量對諧響應(yīng)的影響，例如不平衡質(zhì)量的大小、位置、以及轉(zhuǎn)子不同轉(zhuǎn)速下各轉(zhuǎn)子部件的最大振幅等。
　　(5)根據(jù)泵工業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)限定的工作轉(zhuǎn)速和臨界轉(zhuǎn)速的取值范圍，以及基于不平衡質(zhì)量的轉(zhuǎn)子