離心壓縮機(jī)被廣泛應(yīng)用于石油、化工和冶金等領(lǐng)域。大型離心壓縮機(jī)技術(shù)含量高,開發(fā)、制造難度大,是衡量一個(gè)國(guó)家重大裝備制造業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志性設(shè)備之一。壓縮機(jī)的葉輪是它的核心部件,其運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性對(duì)于整個(gè)機(jī)組的可靠性有著至關(guān)重要的影響。因此,對(duì)離心壓縮機(jī)葉輪的強(qiáng)度計(jì)算的研究越來(lái)越受到重視,已經(jīng)成為壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)。本文針對(duì)大流量離心壓縮機(jī)葉輪進(jìn)出口相對(duì)寬度大,葉輪結(jié)構(gòu)剛性差等結(jié)構(gòu)特點(diǎn),首先利用大型有限元分析軟件ANSYS計(jì)算了國(guó)產(chǎn)某型號(hào)大型離心壓縮機(jī)葉輪的動(dòng)強(qiáng)度和靜強(qiáng)度特性。針對(duì)計(jì)算中使用的一些簡(jiǎn)化條件,為了更準(zhǔn)確分析葉輪中的應(yīng)力,研究了葉片與輪蓋接觸邊倒圓角結(jié)構(gòu)對(duì)葉輪應(yīng)力的影響以及葉輪前緣型式對(duì)葉輪最大應(yīng)力的影響。計(jì)算結(jié)果表明,對(duì)葉片與輪蓋接觸邊倒圓角和對(duì)葉片前緣修圓都能有效的緩解應(yīng)力集中從而降低葉輪最大應(yīng)力。通常葉輪的質(zhì)心相對(duì)葉輪的支撐中心偏向輪盤側(cè)。在研究不同輪蓋形式和不同輪盤形式對(duì)葉輪強(qiáng)度影響時(shí),發(fā)現(xiàn)改變?nèi)~輪輪蓋和葉輪輪盤的結(jié)構(gòu)型式,使葉輪的質(zhì)心趨向葉輪的支撐中心時(shí),葉輪的葉片中的應(yīng)力會(huì)下降。以往在優(yōu)化葉輪結(jié)構(gòu),降低葉輪的葉片應(yīng)力研究中,大多是孤立的分析各種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應(yīng)力值,而較少... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

葉輪原始三維實(shí)體模型

由于Solid92單元具有較高的精度，而且葉輪本身的造型比較復(fù)雜，故本文應(yīng)用軟件自動(dòng)劃分單元功能，設(shè)定單元大小20~，共得到196785個(gè)單元，341789個(gè)節(jié)點(diǎn)。原始葉輪的有限元模型如圖3.2所示。 3.1.3加載約束表1給出了葉輪工作的相關(guān)參數(shù)。由于葉輪是紅套在轉(zhuǎn)軸上的，故在葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，在徑向上除了裝配應(yīng)力并沒(méi)有約束。因此將有限元模型置于全局柱坐標(biāo)系下，約束輪盤軸孔的軸向位移UZ和切向位移U(在ANSYS中為UZ，UY)。加載離心慣性力，只需加全局繞轉(zhuǎn)軸角速度必=418.6ra山S。這就相當(dāng)于加了一個(gè)離心場(chǎng)，葉輪本身并沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)。表3.1葉輪相關(guān)參數(shù) Tab.3.lRelativePerformaneeParameteroftheimPeller葉輪材料FV520B許用應(yīng)力1029MPa葉輪工作轉(zhuǎn)速(rpm)4000角速度(rad/s) 418.6

罅髁坷胄難顧躉?準(zhǔn)兌堵智慷確治黽敖峁垢慕?杓蒲芯? 3.1.4計(jì)算結(jié)果與分析圖3.3是葉輪平均應(yīng)力值云圖和局部放大圖。圖6.3是葉輪初始設(shè)計(jì)的 VonMises等效應(yīng)力云圖，從圖中可以看出，最大應(yīng)力出現(xiàn)在葉片進(jìn)口前緣與輪蓋接觸的部位(圖中用紅色圓圈表示)，最大應(yīng)力值為934.1巧MPa，十分接近材料容許應(yīng)力IO29MPa，處于危險(xiǎn)狀態(tài)，極易發(fā)生屈服破壞127】。下一部分研究葉輪在破壞轉(zhuǎn)速下(1巧%)的應(yīng)力情況。NJ拼止S(二兀刀T工aqS丁衛(wèi)F匕1g仁舊二1T工卜E=1S毛戈六尸(八勺弋;)階公互 =1.578S卜衛(wèi)門=.555311g卜儀 =934.115圖3.3原始葉輪 VonMiseS應(yīng)力云圖 F19.3.3TheinitialVonMisesstresscontouroftheinitialimPeller 3.1.5破壞轉(zhuǎn)速下葉輪強(qiáng)度分析本文選取葉輪的破壞轉(zhuǎn)速為設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速的1巧%，即460Or/min，考察一下在這種運(yùn)行狀態(tài)下葉輪的應(yīng)力情況。計(jì)算結(jié)果見圖3.4。從圖可以看出

【參考文獻(xiàn)】：
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