空氣壓縮機(jī)關(guān)鍵零部件尺寸對(duì)疲勞壽命的影響分析.pdf

1、當(dāng)前國(guó)外空分設(shè)備裝置的特點(diǎn)是:大型化、高可靠性、低耗能等。與國(guó)外空分設(shè)備發(fā)展水平相比，我國(guó)空分設(shè)備發(fā)展相對(duì)起步晚、制造規(guī)模小、產(chǎn)品耗能高等。目前迫切需要對(duì)大型空分設(shè)備的工藝流程進(jìn)行系統(tǒng)的分析，尤其是對(duì)空分設(shè)備關(guān)鍵零部件的工況、所受載荷及其影響因素進(jìn)行深入的研究，從而進(jìn)一步建立空分設(shè)備關(guān)鍵零部件疲勞壽命的預(yù)測(cè)方法。本論文以某空分壓縮機(jī)為對(duì)象，研究了關(guān)鍵零部件尺寸對(duì)其疲勞壽命的影響，完成了以下研究工作。
　　(1)根據(jù)壓縮機(jī)首級(jí)葉輪的

2、靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，找出葉輪在工作中易發(fā)生屈服破壞的薄弱環(huán)節(jié)。通過(guò)對(duì)葉輪自由態(tài)的模態(tài)分析、以旋轉(zhuǎn)應(yīng)力為預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下葉輪模態(tài)分析、旋轉(zhuǎn)應(yīng)力和氣動(dòng)力耦合作用下的葉輪模態(tài)分析結(jié)果對(duì)比，探索了氣動(dòng)力對(duì)葉輪固有頻率的影響規(guī)律，進(jìn)而分析了葉輪模態(tài)頻率及模態(tài)形式隨葉輪尺寸的變化規(guī)律，結(jié)果表明:隨旋轉(zhuǎn)離心力的增加，葉輪模態(tài)頻率稍有增加;隨氣動(dòng)力的增加，葉輪模態(tài)頻率略有減小。隨著葉輪尺寸的增大，葉輪固有頻率有減小趨勢(shì)，且減小的幅度隨尺寸增加而降低。葉輪的最

3、大變形量、等效應(yīng)力應(yīng)變隨葉輪整體尺寸的增大而增加。
　　(2)基于ANSYS軟件分析環(huán)境，利用直接瞬態(tài)分析法和單向流固耦合法，研究了壓縮機(jī)葉輪載荷的時(shí)間歷程。通過(guò)兩種方法的計(jì)算結(jié)果和程序運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明:兩種方法所獲得的計(jì)算結(jié)果比較接近，但直接瞬態(tài)分析法比單向流固耦合法所需計(jì)算時(shí)間大大降低，因此，可利用直接瞬態(tài)分析法代替單向流固耦合分析法研究葉輪的尺寸效應(yīng)。
　　(3)利用直接瞬態(tài)分析法，計(jì)算了不同尺寸葉輪的

4、載荷時(shí)間歷程。分別利用Crossland模型和Matake模型，定義了葉輪的等效疲勞名義應(yīng)力。利用基于MATLAB語(yǔ)言的雨流計(jì)數(shù)法提取了不同尺寸葉輪的兩種疲勞名義應(yīng)力，編制了葉輪載荷譜。利用疲勞累計(jì)損傷理論，建立了葉輪疲勞壽命預(yù)測(cè)模型。分別利用兩種等效名義應(yīng)力對(duì)不同尺寸葉輪進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)，結(jié)果表明:在相同工況下，隨著構(gòu)件尺寸的增大，葉輪的疲勞壽命逐漸在減小，在葉輪尺寸增大到一定尺寸，構(gòu)件疲勞壽命會(huì)趨于穩(wěn)定。兩種等效名義應(yīng)力對(duì)不同尺寸葉輪進(jìn)