佛山水泵厂丨水泵调速装置传动结构及动力学建模

转子的临界转速指的是肯富来离心泵某一特定的转速值，当转子在此转速值或其附近运行转动时，转子本身会出现较大变形并开始作弓状回转运动，不规则的回转会引起支承系统及整个装置的剧烈振动，直至造成转子和轴承的严重损坏，而当转速在这些特定转速的范围以外达到一定偏移率时，运转即又趋于平衡，这些引起剧烈振动的特定临界转速称为转子的临界转速。

通过求解转子振动频率可以得到其临界转速。佛山水泵厂发现转子的固有振动频率不但与转子结构(包括支承结构)参数有关，还会随转子涡动及自转转速的变化而发生改变。转子受不平衡力驱动时，会作正向同步涡动，涡动频率等于转子振动频率时出现共振，此振动频率下的转速就是即为转子的临界转速。

为避免水泵在正常工作转速时发生共振，临界转速应至少偏离设计工作转速10%以上。临界转速分析的主要目的，既是确定转子支承系统的各阶临界转速，并按照经验或相关规定，将这些临界转速恰当调整，使其适当远离机械设备的正常工作转速。地面旋转机械设计时，对于正常工作转速n低于其一阶临界转速ne；的转子，n<0.75；对于正常工作转速高于其一阶临界转速的转子。

当今，有限元理论和有限元软件已经成为机械传动系统力学特性分析的重要工具和有效手段。ANSYS软件中的旋转结构分析模块在研究与设计旋转机械方面已有广泛应用。其基本思想是在ANSYS中将转子模型描述为一连续的弹性梁，若干刚性质量盘安装在梁上，质量盘由各向均同性的弹性轴承支承。在ANSYS中，梁单元模型是基于Timoshenko梁建立的。

根据佛山水泵厂分析，计算轴系临界转速时使用传递矩阵法即要建立系统各个不同状态参数的轴段截面的传递矩阵，进行大量的矩阵运算计算出计算出各个状态参数，由于陀螺效应对轴系计算有比较明显的影响，而传递矩阵法却不能对陀螺效应进行考虑，因此导致计算结果与真实值偏低。计算转子系统的临界转速时如利用ANSYS的旋转结构模块，则可以通过软件对转子系统中的转轴、质量盘、滑动轴承进行单元模拟，而且可以将将陀螺效应一并考虑，其直接结果是模型建立更为方便，计算效率提高很大，因此应用有限元法对转子系统计算是理想的方式之一。

基于转子动力学理论，在对液力调速系统的转轴进行动力学建模时，将肯富来离心泵转轴上的齿轮、泵轮以及涡轮简化为圆盘。圆盘的质量特性(质量、转动惯量)与原转子保持一致。转轴上轴承的处理方法为：径向滑动轴承以一个在截面内方向相互垂直的弹簧组合来代替。

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