本文關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)主軸殘余應(yīng)力及高溫摩擦系數(shù)研究

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【摘要】：大型壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、空氣分離、制藥以及國(guó)防科研等各個(gè)領(lǐng)域,是國(guó)家基礎(chǔ)工業(yè)的關(guān)鍵裝備之一,但壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子在熱裝配后的產(chǎn)生主軸彎曲易導(dǎo)致在壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)較大的振動(dòng),直接影響到壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行、使用壽命等,嚴(yán)重時(shí)甚至直接導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。主軸殘余應(yīng)力和表面摩擦系數(shù)對(duì)主軸裝配后的彎曲變形有重要影響,但相關(guān)的研究報(bào)道相對(duì)匱乏,本文針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題開(kāi)展了的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究。在殘余應(yīng)力測(cè)試方面,考慮到壓縮機(jī)主軸為柱狀體,其表面為曲面,而現(xiàn)有殘余應(yīng)力測(cè)試方法或標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)表面為平面的試件,因此論文通過(guò)實(shí)驗(yàn)和有限元模擬相結(jié)合的方法對(duì)盲孔法在柱狀體的適用范圍和應(yīng)變釋放系數(shù)A、B進(jìn)行了研究。首先以去應(yīng)力退火后的40NiCrMo7’(主軸材料)平板試件為對(duì)象,通過(guò)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定得到A=-0.28222με/MPa； B=-0.61412με/MPa。然后通過(guò)有限元軟件ABAQUS對(duì)這兩個(gè)系數(shù)值進(jìn)行了數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)若不考慮材料的應(yīng)變硬化現(xiàn)象,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大誤差,當(dāng)考慮應(yīng)變硬化現(xiàn)象后,得到結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值吻合較好,相對(duì)誤差在3%以?xún)?nèi),驗(yàn)證了有限元模擬的可行性。在此基礎(chǔ)上利用ABAQUS計(jì)算了圓柱型試樣的A、B值,發(fā)現(xiàn)隨著圓柱體半徑的增大,其與平板試樣A、B值的相對(duì)誤差會(huì)減小。具體為當(dāng)圓柱體的半徑大于15.00mmm時(shí),其相對(duì)誤差在3.9%左右,因此認(rèn)為半徑大于15.00mm以上的圓柱體可采用平板試樣標(biāo)定得到的值進(jìn)行盲孔法殘余應(yīng)力測(cè)量。最后論文以某實(shí)際壓縮機(jī)的主軸為對(duì)象,測(cè)量得到了其A、B值為-0.2858με/MPa和-0.60588με/MPa,而其殘余應(yīng)力值約為74～118MPa。論文隨后以主軸材料40NiCrMo7(?)口葉輪常用材料FV520B的摩擦性能為研究目標(biāo),首先設(shè)計(jì)并加工制造了一套高溫摩擦系數(shù)測(cè)試裝置,利用該裝置測(cè)試了溫度和表面粗糙度對(duì)這兩種材料的摩擦系數(shù)影響。研究表明,隨著溫度的增加,摩擦系數(shù)呈非線(xiàn)性增加趨勢(shì)。在溫度達(dá)到熱裝配時(shí)的初始溫度時(shí)(約300℃),主軸材料的粗糙度較小時(shí),摩擦系數(shù)值隨著葉輪材料粗糙度的增加而增加,但當(dāng)主軸材料的粗糙度較大時(shí),摩擦系數(shù)值隨著葉輪材料粗糙度的增加而降低。在300℃時(shí),其摩擦系數(shù)值偏大,在0.5-0.7之間。上述研究結(jié)果在一定程度上填補(bǔ)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的空白,可為企業(yè)解決熱裝配過(guò)程中主軸彎曲問(wèn)題提供重要參數(shù),同時(shí)也可為其它諸如過(guò)盈量設(shè)計(jì)、運(yùn)行時(shí)壓縮機(jī)振動(dòng)問(wèn)題的解決提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。
【關(guān)鍵詞】：殘余應(yīng)力 盲孔法 高溫摩擦系數(shù) 壓縮機(jī)主軸
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH45
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 殘余應(yīng)力測(cè)試概述11-16
• 1.2.1 殘余應(yīng)力測(cè)試方法11-12
• 1.2.2 主軸殘余應(yīng)力測(cè)試12-13
• 1.2.3 盲孔法國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 摩擦系數(shù)相關(guān)研究16-17
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 2 平板應(yīng)變釋放系數(shù)標(biāo)定18-35
• 2.1 盲孔法測(cè)試殘余應(yīng)力原理18-23
• 2.2 平板應(yīng)變釋放系數(shù)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定23-32
• 2.2.1 應(yīng)變釋放系數(shù)標(biāo)定理論23-24
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備24-26
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟26-30
• 2.2.4 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果30-32
• 2.3 平板有限元法應(yīng)變釋放系數(shù)標(biāo)定32-33
• 2.3.1 有限元計(jì)算模型及網(wǎng)格劃分32-33
• 2.3.2 加工硬化修正33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 3 主軸殘余應(yīng)力測(cè)試35-42
• 3.1 圓柱應(yīng)變釋放系數(shù)有限元計(jì)算35-37
• 3.2 曲面塊應(yīng)變釋放系數(shù)標(biāo)定37-39
• 3.2.1 曲面塊應(yīng)變釋放系數(shù)有限元計(jì)算37-38
• 3.2.2 曲面塊應(yīng)變釋放系數(shù)標(biāo)定38-39
• 3.3 壓縮機(jī)主軸殘余應(yīng)力測(cè)試39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 4 高溫摩擦系數(shù)實(shí)驗(yàn)42-55
• 4.1 摩擦定義及分類(lèi)42
• 4.2 實(shí)驗(yàn)相關(guān)原理42-44
• 4.2.1 摩擦學(xué)原理42-43
• 4.2.2 摩擦系數(shù)的影響因素43-44
• 4.3 高溫摩擦系數(shù)實(shí)驗(yàn)方案44-48
• 4.3.1 摩擦實(shí)驗(yàn)方案44-46
• 4.3.2 傳感器與靜態(tài)應(yīng)變儀標(biāo)定46-47
• 4.3.3 粗糙度測(cè)試47-48
• 4.4 高溫摩擦實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程48-50
• 4.5 高溫摩擦實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論50-53
• 4.6 本章小結(jié)53-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況61-62
• 致謝62-63

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：532238