發(fā)布時(shí)間：2017-10-27 12:11

  本文關(guān)鍵詞：9-19型離心風(fēng)機(jī)葉輪的有限元結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：離心式風(fēng)機(jī)是化工和采礦等行業(yè)廣泛應(yīng)用的通用機(jī)械。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及現(xiàn)代化裝備的普及,風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全性成為一個(gè)重要問(wèn)題。目前風(fēng)機(jī)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是高速、大型化、大功率和低噪聲,這些變化肯定會(huì)給風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造等許多環(huán)節(jié)帶來(lái)困難。其中,設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中強(qiáng)度校核所面臨任務(wù)難度加大。葉輪作為離心式通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)中受力最復(fù)雜,工況最惡劣的結(jié)構(gòu),其安全可靠是整臺(tái)風(fēng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行的保證。故很有必要對(duì)葉輪進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和模態(tài)分析。首先使用傳統(tǒng)理論方法校核葉輪的強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)分析計(jì)算,得知葉最大應(yīng)力出現(xiàn)在葉片上,最大應(yīng)力為108MPa,位置在葉片進(jìn)口處。制造葉輪的材料為Q235,最大許用應(yīng)力175MPa。所以傳統(tǒng)理論方法計(jì)算得到的葉輪的最大應(yīng)力滿足要求。接著使用有限元軟件ANSYS進(jìn)行強(qiáng)度校核分析。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谲浖薪⑷~輪的三維模型;幾何模型采用面建模,劃分網(wǎng)格后用耦合方程將各個(gè)薄壁結(jié)構(gòu)連接起來(lái)。得到葉輪的位移云圖和等效應(yīng)力云圖后發(fā)現(xiàn):位移很小,滿足要求;最大應(yīng)力較大,大小為105.9MPa,在葉片出口處;葉片進(jìn)口處的應(yīng)力為70MPa左右;有應(yīng)力集中現(xiàn)象。強(qiáng)度較弱的葉片根部需要加固,選取兩種優(yōu)化方案進(jìn)行比較。由結(jié)果可知,兩種方案都能減小應(yīng)力集中,增加強(qiáng)度。第二種方案最大應(yīng)力降低33%,葉片進(jìn)口處的最大應(yīng)力下降40MPa左右,強(qiáng)度更高,材料使用的少,所以采取第二種方案。有限元法可以找到應(yīng)力集中的部位,結(jié)果形象;相比較理論計(jì)算精確度高,優(yōu)勢(shì)明顯。在結(jié)構(gòu)加強(qiáng)的基礎(chǔ)上,使用ANSYS軟件對(duì)葉輪進(jìn)行模態(tài)分析,得到前六階固有頻率和振型。把各階固有頻率換算成相應(yīng)的轉(zhuǎn)速并與葉輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速作對(duì)比,可知葉輪不發(fā)生共振。本文通過(guò)理論計(jì)算和有限元兩種方法,對(duì)離心式通風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行強(qiáng)度校核,并利用有限元方法進(jìn)行模態(tài)分析,提高了產(chǎn)品的可靠性,對(duì)風(fēng)機(jī)葉輪的強(qiáng)度校核和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著一定的借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：離心通風(fēng)機(jī)葉輪 強(qiáng)度校核 傳統(tǒng)理論方法 有限元 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 模態(tài)分析
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH432
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景和意義10-11
• 1.2 行業(yè)發(fā)展概況及研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 離心式風(fēng)機(jī)發(fā)展過(guò)程11-12
• 1.2.2 離心通風(fēng)機(jī)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)12-13
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及實(shí)施方案14
• 1.4 本章小結(jié)14-16
• 第2章 離心式通風(fēng)機(jī)理論及設(shè)計(jì)方法16-22
• 2.1 離心式風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)16-18
• 2.1.1 離心式風(fēng)機(jī)葉輪類型簡(jiǎn)介16-18
• 2.2 離心通風(fēng)機(jī)工作原理簡(jiǎn)介18-19
• 2.3 離心式通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方法19-20
• 2.3.1 離心式通風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì)19-20
• 2.3.2 離心式通風(fēng)機(jī)的理論設(shè)計(jì)20
• 2.4 本章小結(jié)20-22
• 第3章 傳統(tǒng)理論方法校核通風(fēng)機(jī)葉輪強(qiáng)度22-34
• 3.1 葉片的強(qiáng)度校核23-26
• 3.1.1 葉片強(qiáng)度理論及公式推導(dǎo)23-26
• 3.1.2 代入數(shù)據(jù)校核葉片強(qiáng)度26
• 3.2 前后盤的強(qiáng)度校核26-33
• 3.2.1 前后盤強(qiáng)度理論及公式推導(dǎo)26-32
• 3.2.2 代入數(shù)據(jù)校核前、后盤強(qiáng)度32-33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 第4章 離心式通風(fēng)機(jī)葉輪的有限元靜力學(xué)分析34-44
• 4.1 有限元分析及有限元軟件ANSYS簡(jiǎn)介34-36
• 4.1.1 有限元法介紹34-35
• 4.1.2 有限元軟件ANSYS簡(jiǎn)介35-36
• 4.2 葉輪的有限元靜力學(xué)分析36-43
• 4.2.1 定義單元類型、材料屬性和截面屬性36
• 4.2.2 在ANSYS軟件中建立幾何模型36-38
• 4.2.3 網(wǎng)格劃分38-39
• 4.2.4 用約束方程建立單元之間的連接、施加約束和載荷39-40
• 4.2.5 求解及結(jié)果分析40-43
• 4.3 本章小結(jié)43-44
• 第5章 基于實(shí)際生產(chǎn)工藝的葉輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化和模態(tài)分析44-54
• 5.1 兩種葉輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案和靜強(qiáng)度分析44-48
• 5.2 葉輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的模態(tài)分析48-52
• 5.2.1 葉輪模態(tài)分析概述48-49
• 5.2.2 葉輪模態(tài)分析49-52
• 5.3 本章小結(jié)52-54
• 第6章 結(jié)論與展望54-56
• 6.1 文章結(jié)論54-55
• 6.2 展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 攻讀碩士期間已發(fā)表的論文60-62
• 致謝62

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王福潮;;抽黃灌區(qū)提高葉輪壽命的研究[J];陜西水利;2010年01期

2 馮永利;;三流道葉輪引起離心泵振動(dòng)故障分析[J];設(shè)備管理與維修;2011年06期

3 楊紅楨;;帶平衡孔的付葉輪密封[J];化工與通用機(jī)械;1981年03期

4 蔣崇賢;;拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪與土壤相互作用的試驗(yàn)研究[J];武漢工學(xué)院學(xué)報(bào);1981年02期

5 蔣崇賢;;拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪在水田土壤中工作特性的理論分析[J];武漢工學(xué)院學(xué)報(bào);1981年01期

6 鄭善琨 ,徐文周;紅套葉輪內(nèi)孔最佳曲線的設(shè)計(jì)和選取[J];動(dòng)力工程;1982年05期

7 陳秉聰,趙玉t，

本文編號(hào)：1103422