轴流泵叶片有限元分析

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轴伸贯流泵叶轮叶片应力改善有限元分析

轴伸贯流泵叶轮叶片应力改善有限元分析陈荣杰;阚阚;覃颖聪;张新;贾少华【期刊名称】《中国农村水利水电》【年(卷),期】2017(0)1【摘要】为计算分析轴伸贯流泵叶轮叶片根部加厚后的应力分布情况,采用计算流体力学软件CFX,基于雷诺时均N-S方程和SST k-ω湍流模型对某轴深贯流泵装置全流道三维定常不可压湍流流场设计工况进行了数值模拟。

借助ansys workbench平台,将稳态流场数值模拟所得叶片表面静压力作为叶片有限元计算的载荷边界条件,得到四种根部不同加厚厚度的叶片在设计工况下的等效应力与总变形分布。

研究结果表明:通过出对叶片根部应力集中区域的加厚,可以缓解此处应力集中并减小最大等效应力,从而抑制和预防叶片根部裂纹的产生。

而叶片根部的加厚对叶轮叶片总变形并无太大影响,同时提出了一种叶轮叶片根部连接叶片轴处的加厚方法。

研究结果为同类型水泵叶轮结构设优化计和安全稳定性研究提供参考。

【总页数】5页(P185-188)【关键词】轴伸贯流泵;叶轮叶片;根部加厚,等效应力;应力改善【作者】陈荣杰;阚阚;覃颖聪;张新;贾少华【作者单位】河海大学能源与电气学院;河海大学水利水电学院;河海大学商学院;中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司【正文语种】中文【中图分类】TV675;TV533【相关文献】1.S形下卧式轴伸贯流泵装置叶片区压力脉动特性研究 [J], 杨帆;刘超;汤方平;罗灿;陈锋2.轴伸贯流泵全过流系统断电飞逸过渡过程研究 [J], 何中伟;鲍华;高成昊;舒崚峰3.平面S型轴伸贯流泵装置分析 [J], 王东进;王玉心4.轴伸式贯流泵装置全流场三维湍流数值模拟 [J], 李龙;王泽5.轴伸贯流泵压力脉动特性及其改善方法 [J], 刘志强;张玉全;戴庆云;郑源;吴东磊;韦雯倩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于流固耦合的轴流泵叶片结构分析

．
ａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｓｍａｌｌｅｒ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｉｌａｎｄｇａｓｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｐｕｍｐ；ｂｌａｄｅｓｔｒｅｓｓ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎａｌｙｓｉｓ；ｆｌｕｉｄ－ｓｏｌｉｄｃｏｕｐｌｉｎｇ
中图分类号：ＴＨ３１２文献标识码：Ａ
Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｘｉａｌ－ｌｏｆｗｐｕｍｐｂｌａｄｅｂａｓｅｄｏｎｌｕｆｉｄ－ｓｏｌｉｄｃｏｕｐｌｉｎｇ
ＭＡＸｉ－ｊｉｎ，ＦＥＮＧＺｈｉ－ｄａｎ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖ．ｏｆＴｅｃｈ．，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙａｎａｌｙｚｅｔｈｅｂｌａｄｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｏｉｌ－ｇａｓｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｐｕｍｐ，ｔｈｒｅｅ－ｄｉ —
第４１卷第４期
２０１５年８月
兰
州

轴流泵叶轮的结构强度有限元分析

应力与应变的关系为：｝Ｉ｛｛＝ｎ］ｓ｝［］Ｄ是关于弹性摸量Ｅ和？松比的６６的矩阵；元的白ｘ单
刚度矩阵Ｅ为：Ｋ］
［］［］ｎ［］＝Ｂｎ］ＢＫ＝Ｂ］Ｂｄ［］ＩＩ［］叶轮的材料：ＣＡ９ｅＮ４２弹性模量：Ｉ０Ｐ；ｔＺｕ１Ｆ４ｉＭｎ；ＥＧａ￣松＝１比：＝．５屈服极限：］２０ａ密度：７６ｋ／／０３；ｘ３［＝０ＭＰ；ｐ６０ｇ。＝ｍ
，
作的实际
情况克服有限元
设计要求却不满足结构设计要求这就需要多次反复设
，
，
软件不能构建复
杂的空间曲面的
弱点采用了专业
，
计才能实现
，
。
本文使用有限元分析的方法对叶轮强度进
，
行分析得到了复杂叶形的应力分布情况从而为优化结构设计和减少反复设计提供了参考依据
，
。
泵其特点是流量大扬程低主要用于农田排灌防洪排
，
扭矩
3
：
4 15 6 N
：
一
13 3
．
，
工
作压力：5
，
．
7MP
a
水柱产生的压力及叶
500d
m
涝
、
城市给水排水跨流域调水工程发电机组的锅炉给水

轴流泵的原理

轴流泵的原理轴流泵是一种常见的水泵类型，它通过叶轮的旋转将液体沿着轴线方向输送。

轴流泵通常用于大流量、低扬程的场合，比如排水、灌溉、工业循环等。

它的工作原理相对简单，但却有着重要的作用。

轴流泵的主要组成部分包括叶轮、泵壳、轴承和驱动装置。

叶轮是轴流泵的核心部件，它由多个叶片组成，可以通过电动机或者内燃机等驱动装置旋转。

当叶轮旋转时，液体被叶片推动产生动能，从而实现输送的目的。

叶轮的设计对轴流泵的性能有着重要的影响。

叶轮的叶片数、叶片形状、叶片角度等参数都会影响轴流泵的流量和扬程特性。

合理的叶轮设计可以提高轴流泵的效率，降低能耗，延长设备的使用寿命。

泵壳是另一个重要的部件，它起到固定叶轮和导向流体的作用。

泵壳的内部通道与叶轮的外形相匹配，可以有效地引导液体流动，减小能量损失，提高泵的效率。

轴承和驱动装置主要用于支撑叶轮和传递动力。

良好的轴承设计可以减小叶轮的摩擦损失，提高泵的运转稳定性；而合适的驱动装置则可以确保叶轮的正常旋转，保证泵的正常工作。

轴流泵的工作原理可以简单描述为，当叶轮旋转时，叶片推动液体产生动能，使液体沿着轴线方向流动。

在流动过程中，液体受到离心力的作用，产生压力，从而克服管道阻力，输送到需要的地方。

总的来说，轴流泵的工作原理是利用叶轮旋转产生动能，将液体沿着轴线方向输送。

通过合理设计叶轮、泵壳等部件，可以提高轴流泵的效率和稳定性，从而更好地满足工程需求。

轴流泵在工业、农业、市政等领域有着广泛的应用，对于提高生产效率、改善生活环境等方面都有着重要的作用。

基于ANSYS的叶片泵有限元分析

数字化设计
在现代工程设计中通过有限元分析，工程师能够得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，从而可以解决很多实际工程中需要解决而理论分析又无法解决地复杂问题。本文笔者介绍了使用 ANSYS软件进行叶片泵有限元分析的完整过程，这为叶片泵的优化设计提供了依据。
基于ANSYS的叶片泵有限元分析
在液压传动与控制中使用最多的液压泵主要有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三中类型。其中叶片泵是在近代液压技术发展史上最早的一种液压泵。它与齿轮泵、柱塞泵相比，叶片泵具有尺寸小、重量轻、流量均匀、噪声低的突出优点。在各类液压泵中，叶片泵输出单位的液压功率所需的重量几乎是最轻的。由于其结构比较简单，价格也比柱塞泵低，而且也可以和齿轮泵相竞争。与此同时，将叶片泵的噪声控制在65~68dB(A)以下的低噪声水平是完全可能的，甚至可以更低。这也是齿轮泵和柱塞泵所无法比拟的，但它也仍存在着结构复杂、吸油能力差、对油液污染敏感等缺点。
栏目主持：黎艳本文索引号：128 投稿信箱：liy@
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二、叶片泵的特性与工作原理
叶片泵的性能主要通过流量（或排量）、压力、转速、驱动扭矩、效率、吸入性能等特性参数来表示。此外，自上个世纪60年代以来，随着叶片泵向着高压、高转速方面发展，噪声和使用寿命也成了衡量叶片泵性能的重要指标。
叶片泵分为单作用叶片泵和双作用叶片泵，本文笔者仅对双作用叶片泵进行有限元分析。双作用叶片泵的工作原理如图1所示，转子10和定子9是同心的，
此外，对叶片泵泵体进行模态分析，从其模态变形相对位移云图和相对位移应力图（图略）上可以看出，当激振力频率从4.209 Hz增加到5.728 Hz时，发生的最大形变逐渐增加，激振力频率再增加到7.341Hz 时，发生的最大形变急剧下降。因此笔者可以确定，共振发生在频率为5.728Hz附近，也就是说此叶片泵的固有频率在5.728Hz附近，所以我们要避开这个频率或者最大限度地减小对这个频率的激励，从而消除过度振动和噪音，减少变形，以达到提高叶片泵使用寿命的目的。

基于流固耦合的轴流泵叶轮结构分析

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
基于流固耦合的轴流泵叶轮结构分析
为了准确计算轴流泵叶轮的应力分布状况，采用了FLUENT 软件与ANSYS 软件协同仿真的方法。

基于FLUENT，N-S 控制方程与标准k-ε 湍流模型对轴流泵全流道进行了三维流动计算，通过Workbench 流固耦合技术传输数据，应用ANSYS 对轴流泵叶轮进行了结构计算。

通过数值分析，确定了叶片应力集中区域，得出了叶片应力从叶顶到叶根逐渐增大的分布规律。

计算
结果为轴流泵叶轮的优化设计提供了有利的依据。

1、前言叶轮是轴流泵重要的过流部件之一，叶轮在运行过程中产生的应力和变形对轴流泵的安全运行起着重要的影响，因此有必要对轴流泵叶轮在正
常工作时所受的应力和变形进行精确分析。

目前，在对轴流泵叶轮的结构强度有限元分析中，流体对叶轮表面的压
力多是采用简化方法将等效压力加载到轴流泵叶轮表面对叶轮进行强度分析。

显然这种通过简化方法加载压力得到的结果与真实结果有一定的差异，尚不能
完全作为轴流泵叶轮优化设计的依据。

为了能够更好地模拟轴流泵工作的真实情况，应将流场分析时得到的叶
轮表面的真实压力加载到强度分析的叶轮模型表面进行流固耦合分析。

本文采
用有限元分析软件ANSYSWorkbench 对轴流叶轮进行单向流固耦合分析，分析结果不仅揭示了轴流泵内部的流动规律，还得到了叶轮的应力和变形分布情况，为轴流泵叶轮的结构设计和优化设计提供了数值依据。

2、轴流泵流场分析 2.1、基本方程
本文采用雷诺时均N-S 方程和标准k-ε湍流模型以及S
(1)三维不可压连续方程和动量方程为：。

轴流泵的工作原理与结构

轴流泵的工作原理与结构
轴流泵是一种常见的离心泵，其主要工作原理是通过叶轮和泵壳之间
的相对运动将液体从进水口吸入并排出到出水口。

轴流泵的结构包括泵壳、叶轮、导流器、轴承、密封装置等组成。

泵壳是轴流泵的主要外壳，其内部形状呈圆柱形或锥形，导向水流的
方向。

泵壳上设有进水口和出水口。

叶轮是轴流泵的核心部件，其形状呈圆盘形，中心有一个或多个叶片。

叶轮一般由铸铁、不锈钢等材料制成。

液体通过叶轮的旋转运动，从进水
口进入泵壳并被推入泵壳。

导流器是安装在叶轮上的一种装置，它的作用是引导进入叶轮的液体
沿着叶轮的箭头方向旋转，增加液体的流速和动能。

轴承是支撑叶轮的关键组件，它负责承受叶轮的重力和旋转力，并确
保叶轮的稳定运转。

轴承一般由滑动轴承或滚动轴承构成。

密封装置主要用于防止泵内液体的泄漏或进入泵外部。

常见的密封装
置有填料密封、机械密封等。

1.液体从进水口进入泵壳，经过导流器的引导，进入叶轮。

2.叶轮开始旋转，液体随之旋转，增加动能和流速。

3.旋转的液体被叶轮推入泵壳，并进一步增加动能。

4.液体在泵壳内不断旋转，并沿轴心方向向前移动。

5.液体到达出水口时，通过出水口排出泵外。

总的来说，轴流泵通过叶轮的旋转运动，将液体带动并加速流动，从而实现了液体的输送和排出。

它的主要特点是流量大、扬程低，适用于输送大量液体的场合，如农田灌溉、排水、排污等。

船舶轮机叶片失效分析及其改进有限元分析探讨

船舶轮机叶片失效分析及其改进有限元分析探讨摘要:为了对船舶轮机叶片进行改进优化，本文通过建立的叶片有限元模型，计算轮机叶片在以水作为介质状态下的应力和应变数据，并对应力和应变数据进行可靠性分析，同时为了保证轮机叶片的正常工作，通过对轮机叶片的材料进行改进，利用多物理场有限元仿真软件COMSOL，计算3种不同材料的轮机叶片在流场中的应力和应变并进行对比，对轮机叶片的设计和改进具有重要的参考价值。

关键词：有限元法；轮机叶片；可靠性；流场1前言船舶轮机叶片广泛应用于动力推进装置，如应急推进装置和燃气轮机等，有些辅助动力装置中也采用了叶片设计，比如风机、叶片泵等。

本文只考虑在水介质中工作的轮机叶片，工作过程中水流由叶片进水口流向出水口，叶片承受流体的阻力和冲刷。

在轮机叶片的设计过程中，为了提高设备的过流能力和转轮效率，尽量减薄了叶片厚度。

同时，叶片设计为具有良好的刚度和强度，在实际载荷工况下，不会断裂失效，也不会出现大变形，使叶片与转轮室壁碰撞。

然而在轮机叶片实际工作中，由于叶片的结构薄弱，最易出现的故障就是叶片发生疲劳断裂失效。

由于轮机叶片在水下进行工作，很难通过测量的方法获得叶片上应力和位移的分布情况，也就无法知道叶片为何会断裂，无法有效的改善叶片的几何结构。

在这种情况下，本文基于有限元法对轮机叶片进行模拟计算，获得叶片的应力场和位移场的分布，从而为叶片断裂事故的失效分析提供技术支持，并对叶片结构的改进提供具体方案。

2叶片的有限元模型建立2.1叶片的有限元模型某船舶轮机叶片的三维模型具有8个相同的轮机叶片，具有对称结构，基于Floquet理论可以应用于空间周期结构的小振幅问题，旋转叶片可以看作是周期时变系统，所以仅通过对对称的一个扇区进行分析，利用循环对称性，可以发现全部问题的所有本征模式。

其中循环对称模式号m可以从0到N/2变化，其中N是总数，使θ=2π/N。

因此在笛卡尔坐标系中，可以将其分为8个相同的对称扇区，每个扇区由相对绕z轴旋转π/4角度。

轴流泵叶片多学科设计优化

( )
3
图3 Fig． 3 叶根处的剖面图
轴流泵模型多学科优化结果及分析
水泵设计参数
3. 1
Cross sectional view at the blade root
叶根处由扬程产生轴向推力 M T ，假定扬程 H 沿径向分布为常数，则 1 2 πλ0 Ｒ l ρgh MT = （ λ ） cosβ e Ｒ dλ = t η h λ0 Z
N≤8. 0 D≤1. 9 0. 6 ≤a1 ≤1. 0 0. 4 ≤b ≤0. 55 1 5. 0 ≤c1 ≤22. 0 1. 0 ≤z m1 ≤1. 5
该系数用于判断各断其中 D 为叶栅当量扩散系数，面叶栅的综合工作状态，系数值大于 1. 9 ，叶栅内容易脱流。N 为轴流泵叶轮的汽蚀余量，影响汽蚀余量的主要因素是泵叶轮进口的几何参数。因此在叶片设计优化时要充分考虑汽蚀余量对水力性能的影响。结构学科优化模型（子问题 2 ）：设计变量 b2 ， c2 ， z m2 a2 ，目标函数 minＲ2 = （ a － a2 ） 2 + （ b － b2 ） 2 + （ c － c2 ） 2 + （ z m － z m2 ） 2 S≤300 0. 6 ≤a2 ≤1. 0 0. 4 ≤b2 ≤0. 55 5. 0 ≤c ≤22. 0 2 1. 0 ≤z m2 ≤1. 5 （3）
［2 ］
（ 2 ）轮毂比 d / D 从水力性能上看，减小轮毂比可以增加过流面，，积减小水力摩擦损失有利于汽蚀性能的改善，但，，是过分减小轮毂比会增加叶片的扭曲降低结构强度，而且会过早造成非设计工况液体的流动分离。因此需要合理设计找出最佳的轮毂比。（ 3 ）叶片翼型厚度比 h / l 从水力性能上讲，叶片越薄，水力性能越好；但是叶片过薄，结构强度要求无法满足。因此要将上述两方面综合考虑找出最佳的翼型厚度。 1. 2 协同优化设计的设计思想在传统工程设计框架中，优化计算是在一个优［4 － 5 ］。针对设计对象的规模越来越化器中进行的大，复杂度越来越高，协同优化方法提出一种新的设计思想，即将复杂的工程设计问题分解为系统级设计和并行的几个子问题设计，系统级设计者向各子问题设计者给出设计向量的期望值，各子问题设计者在只考虑本子问题约束的情况下，使设计向量值与系统级传递下来的期望值差距最小。系统级设计者根据来自各个子问题设计者的返回信息，按照一定的规则协调子问题的不一致，同时使得原问题目标函数最优。协同优化中系统级与子问题之间的关系如图 1 所示。协同优化的 2 个重要特点在于：子问题并行优化，系统级协调；各子问题优化保持独立。协同优化的这 2 个特点在数学上表现为：原有的优化设计问题分为两级，一个系统级优化和并行

轴流泵叶片有限元分析

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ห้องสมุดไป่ตู้
能源建设
大型立式轴流泵装置的水利性能优化比选因素分析
750001 宁夏水务投资集团有限公司焦龙
【摘要】南水北调工程是我国21世纪重要的水利的工程，其中东线工程跨江、淮、黄、海四大流域，涉及泵站数量最多，其工程经流水域的工程复杂特点对机泵的性能要求也最为严格；结合东线工程实际需求，不同地域，不同工况，开发不同泵型，已成为当前东线工程泵站设计与建设成效的关键。本文着重从南水北调东线工程中，涉及使用的立式轴流水泵选型以及综合效率进行分析，对决定水泵效率关键因素的水泵比转速以及对汽蚀性能能变差进行阐述和分析。【关键词】立式轴流泵;水利性能;比转速;汽蚀性一、东线工程水泵装置与性能需求概述据水利部淮委会、海委会制定的《南水北调东线工程修订规划[1]》，整个工程分三期完成。从东线工程新建的泵站需求来看，东线第一期规划新建的21座泵站，扬程在2.1－10.4m之间共装机 103台泵，其中立式轴流泵23台占总装机台数的22%；东线第二期规划新建的13座泵站，扬程在2.1－10.4m之间，共装机60台。其中立式轴流泵4台，占总装机台数的6.6%；东线第三期规划新建17座泵站，扬程在1.8～7.5m之间，共装机115台，其中立式轴流泵39台占总装机台数的34%。由于南水北调东线工程是一项由多级泵站组成的提水北调工程，所以泵站成为这项工程最为核心、最为关键的部位。这些泵站运行的特点：一是低扬程；二是大流量；三是高可靠；四是多功能。二、模型泵段特性和模型泵装置特性低扬程水泵的泵段特性和带进出水流道的泵装置特性之间有较大差别。按管道阻力曲线和泵段特性曲线的交点确定泵工况点，往往得出错误的结果。分析泵段特性和泵装置特性差别的一般规律，是提出根据模型泵段特性选型和根据模型泵装置特性选型两种方法。泵选型的关键在于确定转速n，计算直径D和nD值，取较小的nD值。 1、低扬程泵的选型大型轴流泵，流量大、扬程低，直接设计性能难以保证，一般要选择模型进行相似换算，首先会遇到选型问题。进行选型，一是要有优秀的、数据可靠的模型，二是要有正确的选型方法。作一条阻力曲线，它和泵特按一般离心泵的选型方法，由性曲线的交点就是工况点。 K值对于一个具体的泵装置应当是常数。但是模型轴流泵装置试验表明，对轴流泵装置而言，并无一，个确定的K值，也难以找出明确的规律，阻力曲线不符合看来用这种方法对轴流泵是行不通的。这表明低扬程泵的特性和泵装置特性的差异，并不都是摩擦水力损失所致，进出水流道的各种局部水力损失，以及对叶轮进出口流态的影响，都对装置特性有着重要影响。 2、模型泵段特性和模型泵装置特性

有限元动响应分析在叶片设计中的应用

应对比分析后，终确定采用围带、筋成圈设计方案。最拉
关键词：源与动力工程；轮机；片；能汽叶设计；限元；响应有动
中图分类号：Ｋ６．Ｔ２３３
文献标识码：Ａ
文章编号：６１８Ｘ２０）．２５０１７．６（０６００２．４０４
ｕｅｔｅｄｓｇｅｓｏｆａｌｂａｅｉｃｌｒｙｉｔｒｏｎｃｅｙｓｏｄｎａｅｓｈｅｉｖｒｉｎｏｌｌｄｓｃｒｕａｌｎｅｃｎｅｔｄｂｈｒｕｓａｄｌｃｓ．ｎ
Ｋｅｗｏｒｓ：ｅｅｇｎｏｒｅｇｎｅｉｇ；ｓｅｍｕｂｎｙｄｎｒｙａｄｐｗｅｎｉｅｒｎｔａｔｒｉｅ；ｂｌｄｄｓｇ；ｆｎｔｌｍｅｔｙａｃｒｓｏｓａｅ；ｅｉｎｉｉｅｅｎ；ｄｎｍｉｐｎｅｅｅ
摘要：叶片设计时对其不同结构型式用有限元软件进行动响应分析，获得满足工程应用的动应力结可果，叶片结构设计方案优选提供参考数据。采用此方法对某空冷汽轮机末级叶片进行单个及成圈叶片动响为
叶片动应力的计算是基于能量守恒原理，即
计叶片结构型式，为叶片方案设计中需重点考成虑的问题。采用商用有限元软件对单只及成圈结
在稳定的共振状态下，在一个振动周期内，汽流激振力对叶片在切向、向及扭转方向所作的功等轴于叶片在上述三个运动方向运动时阻尼所消耗的能量，由此得出该振型的共振幅值，而得到沿各从叶片叶高的动应力分布以及围带、叶根的动应力。随着汽轮机单机功率的不断增大，以及各种高负荷叶型的采用，汽轮机动叶片所需承受的汽流力有了很大的提高，为保证叶片安全运行，叶片结构设计中更多地采用复杂的成圈结构。成圈结

叶片泵泵轴的建模与有限元分析

收稿日期 2019-04-07 基金项目山西省高等学校教学改革创新项目 - 面向新工科的《金属材料与热加工工艺》课程实践教学改革（J2018243），山西农业大学信息学院教学改革创新项目 - 机制专业应用型人才培养模式下模块化实验体系建设（2016433002）。作者简介尉丰婵（1985-），女，山西人，讲师，研究方向：智能制造。
摘要叶片泵泵轴一般是用优质的碳素钢制造的，叶片泵轴不仅要支撑和连接叶轮，还要带动叶轮旋转，因此叶
片泵轴必须要有足够的强度来满足扭转和抗弯强度。文章根据叶片泵的特点，了分析。主要根据现有的工作情况确定单作用叶片泵泵轴的零件尺寸，运用
SolidWorks 软件对叶片泵泵轴进行实体的建模和虚拟安装配置。并对其进行有限元分析，得出泵轴危险点的疲劳应
用系数。
关键词叶片泵泵轴；建模；有限元分析
中图分类号 N945.12
文献标志码 A
doi:10.3969/j.issn.1673-887X.2019.04.003
Yu Fengchan, Zhai Pengfei, Wang Rui, Zhang Jingjing, Li Siyuan
The pump shaft of the blade pump is generally made of high-quality carbon steel. The pump shaft of the blade must not only support and connect the impeller, but also drive the impeller rotation. Therefore, the pump shaft of the blade must have sufficient strength to satisfy sufficient torsion. And bending strength. Most of the pump shafts are equipped with bushings to protect the shaft and extend the life of the shaft. Because the cost of wear and corrosion of the bushings is much smaller than the cost of replacing the pump shaft, the bushwear is used. The method to reduce costs. In order to avoid excessive vibration of the unit, the rotating parts of the pump shaft and impeller must pass static and dynamic balance tests. According to the characteristics of vane pump, the structure of vane pump shaft is analyzed from the aspects of blade structure design and pump structure performance analysis. The main process is to determine the part size of the single-acting blade pump shaft according to the existing working conditions, and then use SolidWorks software to model and install the blade pump shaft. Then the fatigue application coefficient of the dangerous point of pump shaft is obtained by finite element analysis.

轴流式压缩机叶片有限元分析模型的建立

ｉｅｅｍｉｅｓｄｔｒｎｄ．Ｔｈｎｎｉｅｅｅｍｅｔａｌｓｓｍｏｌｏｅｔｉｘａｏｅｉｆｔｌｉｎｎａｙｉｄｅｆａｃｒａｎａｉｌｃｍｐｒｓｏｌｄｅｉｓａｌｓｅｓｄｏｈｔｄｅｓｒｂａｓｓｅｔｂｉｈｄｂａｅｎｔｅｍｅｈｏ
Ａｂｔａｔｌｄｓｏｏｒｓｏｒｏｓｓｏｏｌｘｆｅｆｒｓｒｃ，Ｉｎｔｌｍｅｔｄｌｈｕｄｂｍｐｅｎｅｅｓｒｃ：Ｂａｅｆｃｍｐｅｓｒａｅｃｎｉｔｆｍｐｅｅ — ｏｍｕｆｅｔｆｉｅｅｎｃｒａｓｉｅｍｏｅｏｌｅｉｌｍｅｔｄｂ－ｓｏｅｉａａｙｉｓｅｓｆｒｔｎｌｓｓｏｒｓ．ＯｎｔｅｂｓｆｃｕｒｎｏｉｅｍｅｒｄｌｏｅｂａｅｔｓｆｔｈａｅｏｑｉｇｓｌｇｏｔｍｏｅｆｔｌｄｓｗｉＡＮＳａｉｄｙｈｈＹＳ，ｏｓｅｉｇｔｅｃｍｐｅｉｃｎｉｒｈｏｌｘｄｎｔｙ，ｔｅｃｎｅｔｉｉｔｏｕｅａｓｈｈｅ —ｄｍｅｓｏａｎｉｎｔｓｌ８ｏｄｖｄｅｇｉｎｏｄｒｔｂａｎｂｔｒｈｏｃｐｓｎｒｄｃｄｔｔｅｔｅｔｒｅｉｎｉｎｌｅｔｙｕｉｏｉ１７ｔｉｉｅｔｒｉｒｅｏｔｉｅｔｈｕｔｄｈｄｏｅｄｓｒｔｌｄｓｎｏｄｒｔｎｕｈａｃｌｔｎｐｅｉｉｎｈｌｄｓｄｖｄｄｉｔｗａｔ：ｂａｅｔｐｄｒｏ．Ｂｉｉｃｅｅｂａｅ．Ｉｒｅｅｓｒｔｅｃｌｕａｉｒｃｓｏ，ｔｅｂａｅｉｉｉｅｎｏｔｏｐｒｏｅｏｓｌｄｅａｏｔｙｄ— ｙｎ

轴流泵的常见故障、产生原因及解决方法

轴流泵的常见故障、发生原因及解决方法故障现象一：泵超载1、叶片安放角不对；处理方法：重新调整叶片安放角2、运行工况点偏离设计点；处理方法:调整在允许范围内运行3、转速超过规定；处理方法:检查原因,调整电动机转速4、叶片外圆与叶轮室摩擦；处理方法：调整间隙、检查橡胶轴承是否损坏5、叶片或拦污栅上绕有杂物；处理方法：清除杂物6、扬程过高，出水管路堵塞,排出阀未全开；处理方法：消除杂物，开启7、填料密封压得过紧；处理方法:适当放松填料压盖8、电机两相运行;处理方法：检查电源状态，接线状态故障现象二：不正常噪音振动1、吸入口进入空气产生气蚀;处理方法：提高进水水位2、泵基础不完善、电动机轴与泵轴不同心或传动轴弯曲;处理方法：基础加固,重新安装校正，将传动轴校直3、转子残余不平衡重量过大；处理方法:取出转子再校平衡4、导轴承或轴套严重磨损，以及滚动轴承损坏失效；处理方法：更换导轴承或轴套，更换滚动轴承5、叶片局部堵塞或叶片损坏；处理方法：清除杂物或更换叶片6、地脚螺栓松动；处理方法：检查并加固7、各紧固件、传动件螺母松动或基础不牢;处理方法：检查并拧紧各紧固件螺栓，加固基础8、多台泵安装在同一水池内排列不当产生干扰；处理方法：在进水池内，水泵之间添加隔板9、进水水位太低，叶轮淹没深度不够；处理方法：降低安装高度或提高进水水位故障现象三：流量不足1、叶片安装角太小；处理方法:重新调整叶片安装角2、转速未达到额定值；处理方法：消除原动机故障3、叶片外圆磨损及叶片损坏；处理方法：更换叶片4、扬程过高;处理方法：设法调整扬程，检查出水管路有无堵塞5、叶片、导叶或拦污栅上绕有杂物；处理方法：清除杂物故障现象四：不出水1、泵选装方向不对；处理方法:调整原动机旋转方向2、叶片固定失灵;处理方法:检查叶片、叶轮座固定装置，重新调整叶片安装角3、吸入口进入大量空气;处理方法：提高进水水位4、吸入口被堵死;处理方法：清除吸入口杂物5、虹吸式出口，高度过高；处理方法:降低高度。

轴流泵叶轮的结构强度有限元分析

轴流泵叶轮的结构强度有限元分析
王坤;王伟琳;张栋;曲光磊
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2008(000)002
【摘要】主要根据轴流泵工作原理对轴流泵的主要部件叶轮进行结构强度有限元分析,采用三维实体建模的方法,以叶轮的实际工况为输入条件,通过专业有限元软件计算得出叶轮的应力分布情况,并且计算了安全系数,证明分析结果的准确性,并为叶轮的设计制造提供结构强度依据.
【总页数】2页(P130-131)
【作者】王坤;王伟琳;张栋;曲光磊
【作者单位】内蒙古工业大学,机械学院,呼和浩特,010051;哈尔滨工程大学,机电学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学,机电学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学,机电学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学,机电学院,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于CFD轴流泵叶轮在流场中的有限元分析 [J], 王淑生;王超;仇宝云;郑翔
2.轴流泵叶轮导水锥型式对叶轮水力性能的影响 [J], 孟宇;杨敏官;李忠;高波;倪丹
3.基于NCSIMUL的轴流泵叶轮五轴仿真加工技术 [J], 黄新栋;古远明
4.空化对轴流泵叶轮流固耦合特性的影响 [J], 梁武科;艾改改;董玮;吴子娟;朱金瑞;
刘云琦
5.叶轮叶顶厚度对喷水推进轴流泵空化性能的影响研究 [J], 李臣;李普泽
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轴流式转轮叶片计算机有限元网格自动划分程序研究

( 作者简介 ) 李正（ &+,& * ） % &+-# 年毕业于西南交通大学机车柴油机专业 % 哈尔滨电机厂有限责任公司高级工程师，一直从事水轮机和蝶阀的设计研究工作，伊朗水轮机蝶阀主任设计师，现为哈尔滨工程大学博士研究生，主要研究方向为环境载荷与结构响应。（编辑：尹继红）
! 结论
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大电机技术
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编制功能，在编制叶片枢轴实体造型程序过程中，完全采用 *+,-, 软件的这种功能，只需在程序中改变叶片枢轴坐标、枢轴球半径、枢轴直径及高度等几何参数，运用 *+,-, 软件的读入文件格式，叶片枢轴的实体造型和单元、节点生成及列出节点坐标信息，都是由计算机自动生成。
（上接第 #! 页）型；图 $ 为沿叶片厚度方向为 & 层的叶片有限元网格划分图；图 # 为沿叶片厚度方向为 ’ 层的叶片有限元网格划分图。通过实例分析研究计算，轴流式叶片枢轴 ./0 121 软件建模程序及轴流式转轮叶片有限元网格自动划分程序可以满足工程实际要求，而且应用上述两个程序，可以将计算轴流式转轮叶片的周期缩短到 & 天。
? 前言
与混流式转轮叶片相似，轴流式转轮叶片亦是形状比较复杂的空间曲面。与混流式转轮叶片不同的是：混流式转轮叶片的上冠、下环是绕中心轴的回转体，而轴流式转轮叶片的枢轴是仅仅与单个叶片有关的三维空间实体。因此，编制轴流式转轮叶片计算机网格自动划分程序与混流式转轮叶片相比，存在一定的难度。对轴流式转轮叶片有限元分析计算，通常情况下采用手工划分的方法，这样计算一个轴流式转轮叶片的周期较长，同时叶片表面的数值精度受到一定的影响，很难满足生产和科研的需要。近年来，随着计算机技术的发展，水力设计从手工的翼型绘制发展成运用为强度计算编制有 +@HLX3>[ 软件进行叶片翼型设计，限元网格自动划分程序创造条件。为缩短轴流式转轮叶片强度计算周期，对轴流式转轮叶片、枢轴的结构特点进行分析研究，从其共性出发，运用 X>\+\=] 语言，编制了轴流式转轮叶片有限

基于Abaqus的水泵轴承有限元分析

基于Abaqus的水泵轴承有限元分析徐冰晶（富奥汽车零部件股份有限公司吉林长春130033）摘要：使用Abaqus分析软件模拟水泵的实际工作状态，通过计算得知轴承失效是导致水泵失效的主要原因。

提出更换轴承，提高产品性能。

关键词：Abaqus、轴承、有限元分析水泵在使用过程中出现水泵漏水及轴连轴承松旷等失效形式。

通过应用Abaqus分析软件模拟水泵的实际工作状态，模拟分析轴承和水封的变形。

找到水泵失效的主要因素并加以改进。

1.计算单位及材料参数计算单位：长度mm，力N，应力Mpa水泵壳体材料为ZL112，水封材料为钢，皮带轮材料为SPCC，轴承材料为GCr15，具体材料参数见表1。

表1 材料参数杨氏模E(MPa)泊松比ν屈服极限（MPa）壳体0.73e50.33274皮带轮 2.1e50.3215水封 2.1e50.3215轴承 2.08e50.318142.有限元模型水泵使用轴承为双列滚珠轴承，将水封简化为一个整体。

壳体采用四面体划分，皮带轮、水封、轴承均采用六面体划分。

按照水泵实际工作状态施加约束和载荷，利用Abaqus/Standard进行有限元分析。

图1 有限元分析模型图2 轴承内部结构3.分析结果图3 水封受力及变形情况图4 轴承内圈受力及变形情况图5 轴承外圈受力及变形情况图6 轴承滚珠受力及变形情况表2 各零件受力及变形情况受力变形最大应力（MPa ）屈服极限（MPa ）最大变形量（μm ）水封58.99215 2.666轴承内圈298.2181429.19轴承外圈138.21814 3.941轴承滚珠236318142707通过计算可知，在水泵使用双列滚珠轴承的时候，轴承滚珠局部所受最大应力为2363MPa ，远远超过了GCr15的屈服极限1814MPa ，产生塑性变形（最大变形量为2.707mm），使其不能正常运转，水泵失效。

于是对轴承提出改进，将其换成球柱混合轴承，具体结构见图7。