曹 蕾，武永顶，庄海飞，夏 铭，王文魁

（1.中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司，上海 200082；2.清华大学，北京 100084）

0 引言

叶片泵通常用于输送流体或使流体增压，是一种广泛应用于国民经济各领域的通用设备。在我国努力由制造大国向制造强国转变的宏观背景下，各行各业尤其是高端装备制造业对系统中泵的稳定性和可靠性的要求越来越高。泵轴是叶片泵中传递功率的重要零件，泵轴的剧烈振动会影响泵组的稳定性。对于工况复杂或者工作环境恶劣的叶片泵，其泵轴经常承受交变载荷或大冲击载荷，更易发生断轴事故［1-6］，这就对泵轴在设计阶段的强度校核提出了更高的要求。

目前，主要通过经验公式验算或有限元数值模拟等方法来校核泵轴的强度。工程上通常采用经验公式［7］估算泵轴所受轴向力、径向力、扭矩，高校科研人员［8-12］则倾向于应用CFD方法更精确地求解实际流场传递给泵轴的载荷。准确计算泵轴载荷、合理设置约束条件是进行泵轴强度校核的基础。然而，多数工程师一般将泵轴载荷设定为定常值，忽略了载荷波动的影响［13］。若载荷波动幅度较大，可能使泵轴经常承受超过设计载荷的作用力而发生变形；同时，交变载荷会促进泵轴发生疲劳破坏。目前业内对泵轴载荷动态特性还缺乏深入研究，由于缺乏实测数据的积累，如何预设瞬变载荷仍未达成共识。桑一萌［14］在校核泵轴疲劳强度时尝试将一个旋转周期分为16个载荷步，在载荷数值恒定的情况下考虑了载荷方向的周期性变化。……