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1、第5期機(jī)械設(shè)計(jì)與制造2013年5月MachineryDesign&Manufacture基于ABAQUS的離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子接觸應(yīng)力分析孫清超，吳君良，鐘星，倪詩(shī)翔(大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧大連116024)摘要：離心式壓縮機(jī)葉輪一般采用過(guò)盈配合直接壓裝在葉輪軸上，通過(guò)一定的過(guò)盈量傳遞轉(zhuǎn)矩。為了確定其最佳過(guò)盈量的范圍及其與接觸應(yīng)力的關(guān)系，借助有限元軟件ABAQUS，對(duì)某大型離心式壓縮機(jī)葉輪與軸的過(guò)盈配合問(wèn)題進(jìn)行三維有限元分析，針對(duì)不同的過(guò)盈量進(jìn)行了理論計(jì)算、靜態(tài)分析以及動(dòng)態(tài)分析，獲得了過(guò)盈量與接觸應(yīng)力之間的關(guān)系，確定了其最佳過(guò)盈量的范圍。這對(duì)于離心式壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)具有參考意義。關(guān)鍵詞：
2、離心式壓縮機(jī)；接觸應(yīng)力；過(guò)盈量；ABAQUS中圖分類號(hào)：TH16；TH45文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001—3997(2013)05—0025—04ContactStressofCentrifugalCompressorRotorBasedonABAQUSSUNQing-chao，WUJun-liang，ZHONGXing，NIShi-xiang(MechanicalEngineeringCollege，DalianUniversityofTechnology，LiaoningDalianl16024，China)Abstract：Centrifugalcompressorimpelle
3、risassembleddirectlyontheshusinginte咖rencefitcommonly，andtransmitstorquethroughthecertainamountofinterference．Inordertodeterminetherangeoftheoptimalinte咖renceandtherelationshipwithcontactstress，interencefitofcentrifugalcompressorWasanalyzedbasedonABAQUS，andthetheoreticalcalculation，staticanalysis
4、anddynamicanalysisoftheinfluenceofinterferencewerecarriedout．Therelationshipbetweeninterenceandcontact3tresswereacquiredandtherangeofoptimalinte咖refacewasdetermined．Theresuhshavesomereferencemeaningtocentrifugalcompressordesign．KeyWords：CentrifugalCompressor；ContactStress；Interference；ABAOusl引言合應(yīng)
5、力。這種算法把葉輪和轉(zhuǎn)軸分別簡(jiǎn)化成二維的等厚度空心和實(shí)心圓盤，把輪軸的裝配過(guò)程簡(jiǎn)化為平面應(yīng)力問(wèn)題，兩盤分別受現(xiàn)代離心式壓縮機(jī)中已大量采用過(guò)盈配合葉輪，轉(zhuǎn)子依靠?jī)?nèi)壓和外壓作用，用彈性力學(xué)公式求出接觸擠壓應(yīng)力的近似解。摩擦力來(lái)傳遞扭矩。過(guò)盈配合會(huì)使葉輪內(nèi)孑L處產(chǎn)生徑向和切向應(yīng)平面軸對(duì)稱問(wèn)題在極坐標(biāo)下的平衡方程為：力，其大小將直接影響葉輪的性能。過(guò)盈量越小，內(nèi)孔處的應(yīng)力越小，葉輪不發(fā)生破壞的可靠度越大，但是，在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的作用+=o【)下，離心力會(huì)使轉(zhuǎn)子與軸發(fā)生松動(dòng)，產(chǎn)生較大的振動(dòng)。過(guò)盈量越如圖1、圖2所示，葉輪和轉(zhuǎn)軸套裝前需維持半徑過(guò)盈值大，葉輪內(nèi)孔裝配應(yīng)力也相應(yīng)變大，裝配時(shí)可能使葉輪內(nèi)孑
6、L產(chǎn)生Ar=-R某值，套裝后幾何關(guān)系為：塑性變形或開裂I。因此加大過(guò)盈量以適應(yīng)設(shè)計(jì)工況需求與減小R(2)過(guò)盈量以適應(yīng)工藝工裝方面需求的矛盾凸顯出來(lái)，成為葉輪部裝結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)中的主要難點(diǎn)問(wèn)題。ABAQUS具有很好的模擬性Ar=R-R《+(3)能，其使用Newton—Raphson法來(lái)求解從相對(duì)簡(jiǎn)單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問(wèn)題。以某壓縮機(jī)閉式葉輪部裝結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，針對(duì)過(guò)盈量為0．5mm、0．6ram、0．7mm、0．8ram分別進(jìn)行理論計(jì)算、靜態(tài)分析以及動(dòng)態(tài)分析，找出其最佳過(guò)盈量的范圍。這將有助于離心式壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)和加工工藝的改進(jìn)，對(duì)于提高壓縮機(jī)工作性能具有重要意義。2葉輪過(guò)盈量理論分
7、析2．1接觸應(yīng)力的理論計(jì)算圖1葉輪和轉(zhuǎn)軸過(guò)盈配合示意圖理論上普遍采用基于彈性力學(xué)理論的簡(jiǎn)化方法計(jì)算過(guò)盈配Fig．1ImpellerandShahInterferenceFitSchematicDiagram來(lái)稿日期：2012-07一Ol基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)~(973計(jì)劃)(201ICB013400)；大連理工大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)項(xiàng)目(DUT12JN11)作者簡(jiǎn)介：孫清超，(1979一)，男，博士，講師，主要研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)
