壓縮機主軸殘余應力及高溫摩擦系數(shù)研究.pdf

1、大型壓縮機廣泛應用于石油化工、冶金、空氣分離、制藥以及國防科研等各個領(lǐng)域，是國家基礎(chǔ)工業(yè)的關(guān)鍵裝備之一，但壓縮機轉(zhuǎn)子在熱裝配后的產(chǎn)生主軸彎曲易導致在壓縮機運行過程中出現(xiàn)較大的振動，直接影響到壓縮機穩(wěn)定運行、使用壽命等，嚴重時甚至直接導致產(chǎn)品報廢。主軸殘余應力和表面摩擦系數(shù)對主軸裝配后的彎曲變形有重要影響，但相關(guān)的研究報道相對匱乏，本文針對這兩個問題開展了的數(shù)值模擬和實驗研究。
　　在殘余應力測試方面，考慮到壓縮機主軸為柱狀體，其表

2、面為曲面，而現(xiàn)有殘余應力測試方法或標準主要針對表面為平面的試件，因此論文通過實驗和有限元模擬相結(jié)合的方法對盲孔法在柱狀體的適用范圍和應變釋放系數(shù)A、B進行了研究。首先以去應力退火后的40NiCrMo7(主軸材料)平板試件為對象，通過實驗標定得到A=-0.28222με/MPa;B=-0.61412με/MPa。然后通過有限元軟件ABAQUS對這兩個系數(shù)值進行了數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)若不考慮材料的應變硬化現(xiàn)象，與實驗結(jié)果有較大誤差，當考慮應變硬化

3、現(xiàn)象后，得到結(jié)果與實驗值吻合較好，相對誤差在3％以內(nèi)，驗證了有限元模擬的可行性。在此基礎(chǔ)上利用ABAQUS計算了圓柱型試樣的A、B值，發(fā)現(xiàn)隨著圓柱體半徑的增大，其與平板試樣A、B值的相對誤差會減小。具體為當圓柱體的半徑大于15.00mm時，其相對誤差在3.9％左右，因此認為半徑大于15.00mm以上的圓柱體可采用平板試樣標定得到的值進行盲孔法殘余應力測量。最后論文以某實際壓縮機的主軸為對象，測量得到了其A、B值為-0.2858με/MP

4、a和-0.60588με/MPa，而其殘余應力值約為74～118MPa。
　　論文隨后以主軸材料40NiCrMo7和葉輪常用材料FV520B的摩擦性能為研究目標，首先設(shè)計并加工制造了一套高溫摩擦系數(shù)測試裝置，利用該裝置測試了溫度和表面粗糙度對這兩種材料的摩擦系數(shù)影響。研究表明，隨著溫度的增加，摩擦系數(shù)呈非線性增加趨勢。在溫度達到熱裝配時的初始溫度時（約300℃），主軸材料的粗糙度較小時，摩擦系數(shù)值隨著葉輪材料粗糙度的增加而增加，但