离心泵关键结构力学分析及改进研究

论文摘要

泄漏与振动是离心泵常见的问题,对泵的性能有巨大的影响。本论文以离心泵的密封与结构振动为研究内容。论文介绍了密封与振动的基本理论,并由此引出问题相关主要讨论的两个对象:泵盖与钣金支架。提出通过有限元分析方法研究和解决泵的密封和振动问题。首先介绍了有限元分析理论,基于有限元分析为离心泵的泄漏和振动问题提供解决方案。并通过对比模态测试与有限元分析的结果,来验证有限元分析的正确性,进一步说明方法的正确性。针对泵盖有限元分析进而改进结构。基于有限元分析得到静态变形较大,建议增加壁厚及加强筋,改进泵盖泵体交界面的结构。结果显示,通过增加壁厚、增加加强筋及改进交界面结构,静态变形量显著减小至可接受范围。并且改善后的结构也被有限元分析所验证。通过有限元分析有效地解决了泵盖的泄漏问题,泵的性能得到改善。为分析并提高钣金支架的结构刚度,首先通过有限元分析得到其模态,做出结构修改计划,之后又进行了模态测试来进行验证。通过模态分析和模态测试,最终设计出了结构改进的钣金支架。其改进后的结构的合理性也通过有限元分析与模态测试得到验证。综上所述,本文应用有限元分析了离心泵的关键结构的密封和振动问题。通过有限元分析和模态测试,结构改进得以实现。本文研究的问题来自实际工作,本文提议的解决方法具有显著的工程实际意义。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 泄漏、共振问题及其在泵上的表现
• 1.2.1 离心泵泄漏问题
• 1.2.2 共振及其危害
• 1.2.3 离心泵的振动问题
• 1.3 研究现状
• 1.3.1 密封问题的研究现状
• 1.3.2 振动问题的研究现状
• 1.3.3 有限元法的发展现状
• 1.3.4 有限元法及其在本课题的应用
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 有限元分析理论
• 2.1 有限元分析概述
• 2.2 静力结构分析概述
• 2.2.1 静力结构分析原理
• 2.2.2 线性静力结构分析过程
• 2.3 模态分析概述
• 2.3.1 模态分析原理
• 2.3.2 模态分析作用和目的
• 2.3.3 模态分析过程
• 2.4 有限元分析对产品开发的帮助
• 第三章 泵盖的有限元分析及结构改进
• 3.1 泵盖及其密封介绍
• 3.2 泵盖设计及有限元分析
• 3.2.1 泵盖几何模型建立
• 3.2.2 泵盖的静态分析
• 3.2.3 小结及改进建议
• 3.3 泵盖改进设计及有限元分析
• 3.3.1 泵盖改进设计
• 3.3.2 改进后泵盖的静态分析
• 3.3.3 小结
• 第四章 增压器支架设计、分析及改进
• 4.1 离心泵用增压器及支架介绍
• 4.2 钣金支架设计及静态分析
• 4.2.1 钣金支架设计
• 4.2.2 钣金支架的静态分析
• 4.2.3 静态分析结论及建议
• 4.3 钣金支架的模态分析
• 4.3.1 模态分析过程
• 4.3.2 模态分析结论及建议
• 4.4 钣金支架的改进设计及静态分析
• 4.4.1 改进支架的静态分析
• 4.4.2 静态分析结论
• 4.5 改进钣金支架的模态分析
• 4.5.1 模态分析过程
• 4.5.2 模态分析结论
• 4.6 本章小结
• 第五章 支架的模态试验
• 5.1 模态试验的理论基础
• 5.1.1 模态试验的基本概念
• 5.1.2 模态试验的目的和意义
• 5.1.3 模态试验的理论求解过程
• 5.2 支架的模态试验
• 5.2.1 试验仪器介绍
• 5.2.2 初始设计支架的模态测试
• 5.2.3 改进设计支架的模态测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 后续工作展望
• 参考文献
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
• 致谢