多级离心泵转子动力学分析

Harisha.S¹博士Y.J.苏雷什²

PG学生,机械工程系,JNNCE Shimoga,卡纳塔克邦,印度
教授,机械工程系,JNNCE Shimoga,卡纳塔克邦,印度

文摘

转子动力学模型是由使用有限元方法(FEM),转子包括叶轮、轴承和密封。分析的目的是计算转子的临界转速来找出是否有足够利润的临界转速和转子之间的分离操作的速度。横向共振频率可以在转子和激发导致高破坏性的转子振动。旋转机械组件的扭转临界速度是一个重要的考虑在定义操作旋转设备的可靠性。泵主要是4上演了离心泵,离心泵的模态分析执行使用ANSYS workbench作为有限元分析工具来找到临界速度或转子固有频率。达到更高目标的力量,机器必须运行在更高的速度则会面临更高的泵轴横向和扭转振动陀螺效应和离心力的安装在轴旋转元素。共振是产生转子固有频率与工作频率一致时,转子的偏转将最大。为了避免共振条件,有必要评估所有穿环的刚度和阻尼系数、机械密封、节流海豹和轴承。在这个工作试图评估横向临界速度使用ANSYS软件通过绘制坎贝尔图与理论计算和比较RBTS(转子轴承测试软件)。很难消除系统中所有干扰点因为有很多外部荷载。 The rotor has been designed and analyzed by using the guidelines as per API 610 standards.

关键字

共振,模态分析,振动、转子动力学、离心泵、有限元、API。

介绍

离心泵将输入功率转换为动能的液体通过加速液体由叶轮。泵的能量由动能根据伯努利方程。流体通过眼睛进入泵的叶轮高速旋转。液体从泵壳呈放射状向外加速。创建一个真空的叶轮的眼睛不断地吸引更多的液体进入泵,确保泵和相关工厂的安全组件,振动和噪声必须保持在一定的范围内。典型的泵故障原因可以提前诊断以及通过应用合适的振动测试,分析和评估标准在泵监视或故障排除。

离心泵的基本工作:

离心泵,能量由离心力的——也就是说,对象的旋转所产生的力量。这个力驱动的中心向外旋转。叶轮旋转的泵由泵壳内。水进入中心,或眼睛,叶轮,扔出的边缘(套管)的外缘与叶轮旋转离心力。泵壳内的水被收集和排放泵出口。离心泵是适合消防工作因为它:

1。提供源源不断

2。根据需要在变压运行

3所示。在建设和运营是简单的吗

4所示。很容易维护和不太可能受到坏泵操作

5。能够泵脏或以最小的损坏泵的水

6。是小而紧凑的

7所示。允许流被打断而不停止发动机

8。可以连接到一个内燃机通过直接开车吗

9。他们没有阀门,活塞和活塞

模型公式

横向分析只是关心转子泵的一部分。泵装置和电机之间的耦合是灵活的齿轮和马达不考虑计算和建模。对转子几何细节,叶轮质量,轴承材料属性和属性提取从现有的模型和ANSYS中所开发的模型

1。转子建模:SOLID186是一个高阶3 d 20-node固体元素展览二次位移行为。定义的元素是20节点每个节点有三个自由度:翻译的节点x, y, z方向。元素支持塑性、超弹性、蠕变、应力硬化,大挠度和大应变能力

2。叶轮的建模:MASS21用于制定叶轮转子的质量和惯性的影响。MASS21一点元素,它被定义为一个节点。元素的自由度可以扩展到6个方向:翻译的节点x, y,和z方向和旋转节点x, y,和z轴的转动惯量影响的元素包含在元素中。质量元素添加只有质量没有任何刚度的变化,只提供动能。

3所示。建模的轴承和支持:有两个轴承支持的离心泵转子系统的横向方向。转子是由机械结构像中心戴戒指,眼戴戒指,中央套筒和节流套轴承。所有的轴承都是建模为线性各向同性轴承使用COMBIN14元素。

4所示。加载:分配不平衡分布的各个部分转子不平衡响应进行研究。这些不平衡是表示为部队行动相互垂直于旋转轴线。

“5。约束:所有节点在轴向位置限制轴向和扭转,以避免转子的轴向和扭转。在支持节点位移表示的飞机只有在(YZ平面)。因此这些节点也限制在轴向和扭转方向。基本节点固定在所有方向来表示模型与刚性基础。离心转子的有限元模型如图1.2所示

方法

目前的工作主要是关心临界转速分析离心泵使用ANSYS WORKBENCH。有限元模型包括转子装配完成。

1。转子系统的横向分析:一个精确的模型是一个模型,可以准确计算的实际转子系统的动态特性。这发生在转子的质量弹性(inertia-stiffness)属性是充分代表。

创建坚实的阶梯轴的泵用SOLIDWORKS考虑所有的小功能,如鱼片和倒角。结束轴承由径向ball-ball轴承驱动和non-drive结束其刚度假定有无限的价值范围是由于轴承和轴的金属相互接触。雷竞技网页版

我的恒速电动机和驱动泵,这两个轴通过联轴器连接。自耦合是灵活的类型,转子模型只考虑到泵轴

2。扭转分析:训练泵转子使用灵活的联轴器与电机轴连接。泵装置和电机之间的耦合是灵活的齿轮和马达是在计算和建模。对转子几何细节,叶轮质量,轴承材料属性和属性提取从现有的模型和ANSYS中所开发的模型。湿式叶轮质量和惯性是假定为20%的干叶轮质量和惯性。叶轮的质量和惯性,袖子和其他组件被认为是在模型中

使用有限元分析工具

泵转子被认为是在这个项目中,由子组件(如叶轮、旋转的袖子,戴戒指等。和这个分析中使用的工具Ansys 14.0。下面的图显示了离心泵的三维模型。它主要由转子(轴)的组件(比如,叶轮,中心的袖子,节流的袖子,眼睛和中心戴戒指

有限元分析模型的啮合转子装配:成功创建三维模型后,网状的3 d元素如下所示图横向和扭转分析。

结果和讨论

计算的情况下

答:横向分析结果

1。数值在额定转速(100%)

结论

横向分析:

这一分析表明,从新的许可两次新的许可,任何固有频率之间的阻尼因子和分离保证金和同步运行在API中定义的可接受的地区610版。坎贝尔图的所有条件,没有共振期间观察到的速度25%的操作速度125%的操作速度。泵运行期间不被任何临界速度。基于上述计算轴的设计是安全的。

扭转分析:

转子的动态分析表明,该泵轴,联轴器与电机轴是一个单位不受任何扭转临界转速根据API 610第11版标准。设计轴线是正确的。

确认

我要感谢,Dr.Y.J.Suresh。教授和PG协调员,机械工程,系JNNCE Shimoga。为他的宝贵支持开展这项工作。

引用

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