振动大、噪声高是目前大型立式蜗壳泵的主要问题,转子-轴承系统作为立式蜗壳泵稳定运行的核心部件,显著影响着泵运行稳定性,分析转子运行过程中动力学特性是十分必要的。导轴承是泵转子系统中起支撑作用的关键,为保证轴承在运行过程中的承载性能,需要分析其静、动特性。为改善立式蜗壳泵运行状态,提高转子运行稳定性,本文在分析泵内流场的基础上,研究了径向力变化规律,计算了导轴承静、动特性,对比单、双蜗壳模型泵的转子动态响应,获得的成果为立式蜗壳泵结构优化设计提供依据。本文的主要研究内容及取得的成果如下:(1)设计立式蜗壳泵水力部件并进行数值模拟,分析蜗壳内部压力脉动、叶轮径向力规律。研究发现:叶轮与蜗壳的动静干涉作用是泵内产生压力脉动的主要原因,压力脉动与叶轮径向力呈现周期性变化规律,径向力频率以轴频和叶频为主。(2)根据立式蜗壳泵转子结构受力情况进行导轴承设计,运用COMSOL软件计算轴承的油膜压力、油膜厚度、摩擦扭矩。运用小扰动法,基于MATLAB分析刚度、阻尼动特性。结果表明:油膜的最大压力以及摩擦扭矩与半径间隙负相关,与宽径比和粘度正相关;在间隙、宽径比、粘度三个参数中,宽径比对承载力和刚度、阻尼的影响最大。(3)建立立式蜗壳泵转子一维梁模型与三维实体模型,运用COMSOL计算临界转速。结果表明:二者临界转速及振型差异较小,从数值上来看,临界转速远大于泵的运行转速。转子陀螺效应明显,转子的一阶振型主要表现为叶轮的弯曲变形。(4)通过计算“湿态”下立式蜗壳泵转子-轴承系统瞬态响应,分析转子系统的振动位移、轴心轨迹以及瞬态下轴承油膜压力分布、厚度分布。研究发现:对转子系统而言,轴承振动峰对峰值在0.6Q、0.8Q、1.4Q工况下大于API标准的要求值;“湿态”下立式蜗壳泵转子振动频率除半频和轴频外还存在叶频;导轴承最大油膜压力的数值随时间不断改变,在设计和非设计工况下,最小油膜厚度值均高于许用值。(5)建立双蜗壳模型,计算双蜗壳结构下转子-轴承耦合系统的瞬态响应。研究发现:采用双蜗壳结构后,不仅能保持泵的水力性能,还能明显地减小径向力;双蜗壳模型泵在各个工况轴承处振动峰对峰值全部小于API标准中的要求值;与单蜗壳对比,双蜗壳降低转子振动效果非常明显,在0.6Q工况下,轴承振动峰对峰值降低了39.56%,叶轮振动总位移降低了15.17%,以上结果表明双蜗壳结构能够明显减小转子系统振动位移,改善转子运行的稳定性。