离心式空气压缩机钛合金叶轮碰摩分析及转子动力学研究

发布时间：2017-08-19 16:11

  本文关键词：离心式空气压缩机钛合金叶轮碰摩分析及转子动力学研究

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【摘要】：针对某离心压缩机钛合金叶轮多次发生失效的情况,本文以叶轮和壳体碰摩为研究对象,从碰摩的物理和数学模型构建、有限元仿真、叶轮系统的物理和数学模型构建、有限元仿真等几个方面开展了研究。 论文研究了碰摩过程叶轮和壳体静叶的基本行为和数学模型,提出了碰摩过程的接触、摩擦生热、热传递的求解方法；建立了叶轮与壳体碰摩过程的几何模型和有限元模型,计算了不同接触载荷下接触区应力和应变,对叶轮在高速转动过程中与壳体发生碰摩时的应力和应变分布规律进行了分析；绘制了不同载荷条件下叶轮旋转速度与发热量及温度的关系曲线,得到了温度场分布,并分析了接触区域最高温度与转速之间的关系；在对叶轮转子系统物理模型分析的基础上,建立了叶轮转子系统几何模型和有限元模型,分析计算了转子系统的固有频率、不平衡响应和碰摩过程的运动行为,计算了由于转子质量偏心所造成的不平衡载荷对转子系统运动行为的影响,分析了当叶轮与静叶壳体碰撞时不同接触力下转子的行为。本文通过对离心式空压机叶轮失效的分析研究,为该空压机转子系统的设计提供了理论依据。
【关键词】：离心式空气压缩机 叶轮 失效 碰摩 有限元方法
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH452
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景9-11
• 1.2 叶轮失效国内外研究概况11-13
• 1.2.1 叶轮旋转碰摩研究11-12
• 1.2.2 钛材料叶轮热膨胀研究12
• 1.2.3 叶轮轴系中心运动轨迹研究12-13
• 1.3 文献综述小结13-14
• 1.4 研究内容14
• 1.5 技术路线14-15
• 第2章 叶轮与壳体碰摩模型研究15-21
• 2.1 弹性力学基本方程15-16
• 2.2 虚功原理和有限元单元法16-17
• 2.3 接触问题求解17-18
• 2.4 基本传热模型和热结构耦合模型18-19
• 2.5 摩擦生热模型19
• 2.6 瞬态动力学求解19-20
• 2.7 本章小结20-21
• 第3章 叶轮与壳体碰摩过程行为研究21-46
• 3.1 叶轮与壳体碰摩的几何模型21-22
• 3.2 有限元模型22-23
• 3.3 边界条件23
• 3.4 不同碰摩载荷下接触引力分布23-33
• 3.4.1 接触载荷为190N时接触应力23-26
• 3.4.2 接触载荷为587N时接触应力26-28
• 3.4.3 接触载荷为764N时接触应力28-31
• 3.4.4 接触载荷为1217N时接触应力31-33
• 3.5 不同碰摩程度下发热量和温度分布33-41
• 3.5.1 接触载荷为190N时发热量和温度分布33-40
• 3.5.2 接触载荷为587N时发热量和温度分布40
• 3.5.3 接触载荷为764N时发热量和温度分布40-41
• 3.5.4 接触载荷为1217N时发热量和温度分布41
• 3.6 不同条件下叶轮应变与膨胀量41-44
• 3.6.1 接触载荷为190N时叶轮的应变42
• 3.6.2 接触载荷为587N时叶轮的应变42-43
• 3.6.3 接触载荷为764N时叶轮的应变43-44
• 3.6.4 接触载荷为1217N时叶轮的应变44
• 3.7 本章小结44-46
• 第4章 空压机三级叶轮转子系统动力学行为研究46-73
• 4.1 叶轮转子系统的物理模型46-47
• 4.2 叶轮转子系统的几何模型47-48
• 4.3 叶轮转子系统的有限元模型48-49
• 4.4 计算结果及分析49-71
• 4.4.1 转子系统固有频率49-50
• 4.4.2 转子系统质量不平衡响应50-60
• 4.4.3 转子叶轮与壳体碰摩过程的运动行为60-71
• 4.5 本章小结71-73
• 第5章 研究总结与展望73-75
• 参考文献75-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 谢友柏,汤玉娣;具有非线性油膜力的滑动轴承转子系统振动特性研究[J];西安交通大学学报;1987年04期

2 李建国;朱均;虞烈;;多个滑动轴承支承的转子系统稳定性研究[J];应用力学学报;1990年03期

3 李立;许庆余;郑铁生;;非线性转子-轴承系统瞬态响应求解的分块直接积分法[J];振动工程学报;1996年01期

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本文编号：701662