空分設(shè)備關(guān)鍵零部件多軸疲勞壽命預(yù)測.pdf

1、我國空分設(shè)備行業(yè)的設(shè)計制造能力在近幾十年里取得了長足的進(jìn)展，但與國際先進(jìn)水平還有一定距離，市場需求大、制造規(guī)模小、產(chǎn)品耗能高、運行穩(wěn)定性低等問題亟需解決。目前迫切需要對大型空分設(shè)備的工藝流程進(jìn)行系統(tǒng)的分析，對關(guān)鍵零部件的工況、所受載荷及其影響因素進(jìn)行深入的探究，從而建立一個適合分析空分設(shè)備關(guān)鍵零部件疲勞壽命的預(yù)測方法，為準(zhǔn)確預(yù)測關(guān)鍵零部件的疲勞壽命方面提供理論支持。
　　論文以某4萬級空分壓縮機(jī)的低壓缸和中壓缸為研究對象，分析了適

2、合低、中壓缸的葉輪和軸的工況及其影響因素，獲取了葉輪和軸的載荷時間歷程，并編制了相應(yīng)的載荷譜，完成了不同工況下葉輪和軸的疲勞壽命預(yù)測，取得如下研究成果。
　　(1)總結(jié)了高周疲勞和低周疲勞的多軸疲勞預(yù)測模型，使用文獻(xiàn)的試驗數(shù)據(jù)對壽命預(yù)測模型的精度進(jìn)行了比較，30NCD16鋼與葉輪的材料FV520B鋼的疲勞性能相近，適合使用Crossland模型和Matake模型進(jìn)行預(yù)測;對于軸的材料1050中碳鋼，宜使用Brown-Miller模

3、型進(jìn)行預(yù)測。
　　(2)根據(jù)壓縮機(jī)機(jī)組的設(shè)計運行參數(shù)、載荷情況及其影響因素，劃定了葉輪的9種和軸的2種運行工況。使用Solidworks三維軟件建立了軸和葉輪的三維模型，并利用有限元軟件ANSYS的Workbench平臺分別對葉輪和軸進(jìn)行靜強(qiáng)度分析，根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變云圖確定了零部件的危險點;分別使用流固耦合和瞬態(tài)結(jié)構(gòu)方法得出葉輪和軸在不同工況下的載荷時間歷程。
　　(3)利用MATLAB軟件編程仿真雨流循環(huán)計數(shù)法，得出葉輪的雨流