高速复合材料旋转圆筒结构设计.pdfVIP

第5期 机械设计与制造 2013年 5月 Machinery Design Manufacture 高速复合材料旋转圆筒结构设计 唐长亮，戴兴建 (清华大学 工程物理系，北京 100084) 摘 要：设计了工作转速 1200r／s的旋转圆筒。圆筒由玻璃纤维复合材料转筒与上、下铝合金端盖过盈装配而成。采用有 限元方法计算出旋转圆筒不同转速时的结构应力场，对端盖一转筒的接触分析确定过盈量以及端盖相应的安全系数；对 圆筒一支承系统进行动力学建模与仿真，计算出轴系模态振型、模态频率以及临界转速。结果表明端盖一转筒在工作转速 时不会发生松脱、应力状态安全；圆筒升速至 1200ds的过程中，只需经过两个极低的临界转速(6r，s和9r／s)。旋转圆筒 结构力学与动力学设计合理。 关键词：旋转圆筒：过盈装配；模态振型；模态频率；自对中 中图分类号 ：TH16；TB33；V232．5 文献标识码 ：A 文章编号：1001—3997(2013)05—0001—03 DesignoftheHigh-SpeedCompositeRotationalCylinder TANGChang-liang，DAIXing-jian (DepartmentofEngineeringPhysics，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China) Abstract：ArotationalcylinderthatCOnrotateatam~imumspeed1200r／sWO$designed．ThecylinderWaSmadeof#assfiber compositematerialdrum andupperandloweraluminumalloyplateinte咖rence．Thefiniteelementmethodwasusedto calculatethestructurestressfieldoftherotationalcylinderatdifferentspeeds．Theshrinkrangenadits5 tyfactorwere obtainedbycontactnaalysisbetweenendcoversandcylinder．Thedynamicmodelofthecylinder-beari mapers~temWOS builttocalculatecriticalspeeds，modeshapesnadmodalfrequenciesatdffierentspeeds．Theresultsshowthattheend-cover andcylinderkeepsinfixedcontactmthespeed1200r／s．andthestructureiss#e．Thecylinderwillpassthroughtwovery lowcriticalspeeds(6r／sand9r／s)whenthespeedisupto1200r／s．Thestructuredesignnaddynamicdesing aceapprpariate． KeyW ords：RotationalCyfinder；InterferenceFit；ModeShapes；ModalFrequency；Self-Centering 1引言 厚度的转筒体后高温固化脱模而成。转筒长度350ram，内直径 136mm，外直径 141．2mm；端盖外缘 (与转筒接触区)厚度为 旋转圆筒是高速分离机、过滤器等机械设备的主承载结构件。 1．2mm，转筒与端盖总质量为 1．54 。转筒两端与端盖过盈装配， 为提高圆筒的圆周线速度以增强分离能力，近年来广泛使用高强度