离心泵转子扭转分析示例

离心泵转子扭转分析示例

1. 

简介

对于离心泵在何种情况下需要进行何种扭转分析，泵沙龙在《API610标准扭转分析的解读》中有过详细说明，在此不再赘述。本文为上篇文章《专家谈离心泵转子扭转分析》的具体分析案例，仅供朋友们内部学习参考。

根据合同/技术规格书的要求，现对某BB5型泵转子组件进行扭转固有频率分析。

本文第3.2节中描述的三维有限元模型用于扭转分析。

所有的动力分析均采用有限元程序ANSYS Release 11.0；对于后处理，应用ANSYS后处理器POST1。

结论摘要见本文第2节。

2. 

结论摘要

对BB5型（泵 + 电动机）的组合转动部件进行了扭转分析。

确定了扭转固有频率。没有潜在的共振。所有扭转频率与转速之间的距离至少为40%。

可以得出结论：（泵组）满足技术规格书的要求。

3. 

扭转分析

使用有限元程序ANSYS Release 11.0进行分析。

3.1

使用单位

有限元分析中使用了以下单位：

3.2

几何结构

实际系统必须简化为一个模型进行计算，其中包括：

- 对应轴尺寸的横梁

- 具有惯性矩的附加质量（见表1）

- 联轴器（见表1）

表1：转动惯量和扭转刚度

利用ANSYS中的几何数据、密度和剪切弹性模量G，计算出轴的扭转弹簧常数和转动惯量。

泵转子、联轴器、电动机转子的尺寸和位置来自以下附图/文件：

- 泵轴

- 泵平衡鼓

- 泵首级叶轮

- 泵次级叶轮

- 联轴器

- 电动机

有限元模型如图1和图2所示。

3.3

材料特性

本分析中使用的与温度相关的材料特性取自于ASME和GB标准。

所用材料如下表2所示。

表2：材料及特性

4. 

结论

利用ANSYS软件的模态频率分析程序，确定了充水叶轮的三种扭转固有频率。

表3：三种扭转固有频率

计算固有频率时未考虑阻尼。相关的振型如图3至图5所示。

在每个结点处给出并绘制为X值的ROTZ-值表示扭转坐标，在该坐标中描述了扭转振动。ROTZ-值是相对值。

由此可以得出结论：满足规范的要求。

5. 

参考文献

略。

6. 

附图

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