基于ANSYS的雙進口雙吸泵軸系臨界轉速計算

一、前言

臨界轉速分析是轉子支承系統設計中最重要的內容之一。臨界轉速分析的主要目的，在于確定轉子支承系統的各界臨界轉速，并按照經驗或有關的技術規定，將這些臨界轉速調整，使其適當遠離機械的工作轉速，以得到可靠的設計[1]。

計算轉子臨界轉速必須考慮陀螺效應對轉子系統的影響。采用有限元方法計算轉子臨界轉速時，轉子會出現正進動和反進動。由于陀螺效應的作用，隨著轉子自轉角速度的提高，反進動固有頻率將降低，而正進動固有頻率將提高。根據臨界轉速的定義，應只對正進動固有頻率（Ωc）進行分析，并在后處理中首先剔除負固有頻率，確定同一階振型的正進動和反進動固有頻率，改變轉子自轉角速度（ω），計算出新的Ωc，最后畫出Ωc～ω曲線。Ωc～ω曲線與正進動等轉速線的交點即為轉子的臨界轉速值[2]。

二、雙進口雙吸泵軸系臨界轉速分析

該雙進口雙吸泵軸系結構如圖1所示，用ANSYS12.1軟件建立模型。在建模過程中，依照軸系結構和轉子動力學分析的特點，作如下簡化處理：

1）軸段根據其直徑簡化為變截面的階梯軸。2）葉輪簡化為圓盤，以及加在圓盤中心的一個集中質點（包括質量和轉動慣量），使得簡化得到的圓盤和葉輪有著相同的重心位置、質量和轉動慣量。3）圖上圓柱滾子軸承和角接觸球軸承做彈性處理，簡化為具有一定剛度系數的彈簧。根據簡化后軸的結構，在用ANSYS建模過程中作如下處理：

1）軸系本體部分采用BEAM188梁單元模擬。……