大型离心压缩机叶轮可靠性研究

发布时间：2020-09-23 11:50

　　 叶轮是离心压缩机高速转子的核心部件,它的结构、工作状态和工作环境十分复杂。叶轮的可靠性直接影响到整个压缩机组的正常运转,甚至影响到整个机组的安全,可以说叶轮的可靠性基本上代表了大型离心压缩机的可靠性。随着离心压缩机向大型、高速、高压比等方向发展,对叶轮的要求也越来越高,叶轮的可靠性问题是阻碍我国大型离心压缩机发展的关键问题。因此,研究和分析叶轮的可靠性己经成为迫切需要的问题。 本文首先基于ANSYS软件对叶轮进行受力分析以及数值模拟,从而为叶轮的优化提出了合理的建议。利用ANSYS软件对叶轮模型进行了在正常加载和超速预过载两种加载历史情况下的力学计算分析,分析了叶轮在超速预过载下的Von Mises应力和等效塑性应变分布变化情况,并且与正常加载做了对比,较好的展现了超速预过载工艺的力学机理。通过计算发现无论是否有超速预加载历史的叶轮,在正常工作状态时的最大Von Mises应力变化不大,但是过载后的等效塑性应变远大于无过载,自增强的效果很明显。 然后,讨论了叶轮和主轴之间的装配过盈量和叶轮及轴的弹性模量对装配性能和可靠度的影响,得出了过盈量与叶轮静强度可靠度和不滑移可靠度、弹性模量与叶轮静强度可靠度和不滑移可靠度的关系曲线。研究表明,静强度可靠度随着过盈量的增加而减小,而不滑移可靠度随着过盈量的增加而增大,也就是说,轮盘上的应力和过盈装配产生的摩擦扭矩随着弹性模量的增加而增大。叶轮的弹性模量相对影响较大。在工程常用过盈量0.2mm和0.3mm时,弹性模量对静强度的影响不明显,在较大的工作扭矩时,不滑移可靠度随着弹性模量的增加而增大,仍然是叶轮的弹性模量相对影响较大。在实际的工程中,可根据本身的需要来选取合适的装配过盈量和弹性模量,在满足两种可靠度要求的前提下做到经济实惠。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TH452
【部分图文】：

Figa)叶片根部发生人面积断裂b)叶片跟部断裂的放大图图1.22007年1月某国产离心J一仁缩机涡轮叶片发生断裂事故，造成全线停产TurbinebladefraetureaeeidentofadomestiecentrifugaleomPressorhavemadetheProductionIinesusPendProductioncomPletelyinJanuary2007

大连理「大学硕士学位论文度都不是一个确定的值，而是由若干随机变量组成的多元随机函数(随机变量)，他们都具有一定的分布规律，如图2.1所示。材料强度翔…八s)八5，廿应力才二f(，:。，:，一‘)r<st’匡\S-““”巡5，I’S.1丝令s.强度S二f(.s:.5砂二S一)方，S图2.1应力一强度综合干涉模型 Fig.2.1Stress一 strengtheomPrehensiveinterferencemodel这种应力和强度的分布情况，严格地说都或多或少的与时间因素有关，当时间t二0时

考虑到计算规模，只在叶片的前缘与轴盘和盖盘的倒角处(理论上可能发生最大应力的区域)采用自适应网格划分。取初始网格尺寸为20~，网格尺寸比例变化范围0.5一1，能量收敛于3%以内停止迭代，如图3.3所示。对网格改进前后所得的 VonMises应力云图作了对比，如图3.4所示。显然，与自由划分网格相比，通过自适应网格划分，我们可以得到细化的、高质量的网格，为提高有限元计算的精度提供了良好的保障。鬓鬓纂鬓鬓缨缨豁篡篡a)叶轮叶片与盖盘倒角处b)叶轮叶片与轴盘倒角处图3.3叶轮白适应划分的网格Fig‘ 3.3lillPellerofadaPtiVemeshing

【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 何伟全;大型离心压缩机叶轮的全寿命力学响应分析[D];大连理工大学;2010年

2 范苏月;气动设计对压气机叶轮可靠性影响的研究[D];大连理工大学;2010年

本文编号：2825289