高速礦用搶險(xiǎn)泵轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、高速礦用搶險(xiǎn)泵是針對(duì)當(dāng)前煤礦透水搶險(xiǎn)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(xiǎn)泵而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的。本課題屬于國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目《煤礦透水快速救援排水設(shè)備研究與開(kāi)發(fā)》（項(xiàng)目號(hào):2013BAK06B02）的研究?jī)?nèi)容之一，以GPQ100-1000型高速礦用搶險(xiǎn)泵樣機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)高速礦用搶險(xiǎn)泵的數(shù)值模擬分析，重點(diǎn)研究了高速礦用搶險(xiǎn)泵的臨界轉(zhuǎn)速及振型，不平衡質(zhì)量對(duì)臨界轉(zhuǎn)速及振幅的影響，泵啟動(dòng)過(guò)程及不同轉(zhuǎn)速的瞬態(tài)響應(yīng)等，為搶險(xiǎn)泵結(jié)構(gòu)的

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

3、泵進(jìn)行模擬和計(jì)算，利用其分別對(duì)高速搶險(xiǎn)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(shí)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(guò)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(duì)泵啟動(dòng)過(guò)程的影響，包括不同不平衡質(zhì)量啟動(dòng)過(guò)程中振幅的峰值響應(yīng)時(shí)間和最大徑向位移、不同轉(zhuǎn)速、不同啟動(dòng)時(shí)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(dòng)力學(xué)變化。
　　(4)基于諧響應(yīng)分析

4、，通過(guò)對(duì)比不同的流體力模型，分析不同模型對(duì)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(guò)CFX模擬內(nèi)循環(huán)流場(chǎng)（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(duì)轉(zhuǎn)子模態(tài)以及不平衡質(zhì)量對(duì)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