鼓风机叶轮过盈配合的有限元数值仿真.pdfVIP

22 陈启明等：鼓风机叶轮过盈配合的有限元数值仿真 第8期 过盈量减小。过盈量愈大，叶轮内孔装配应力也愈大，装配时可能 式中：[D]--~liog ( ， ， )； ，K—切向的剪切模量和法向的弹 使叶轮内孔产生塑性变形或开裂；过盈量太小，又会造成松动，破 性模量；{。}—初应力。 坏转子的同心度，使得转子在工作时产生较大的振动。因而，需准 则两个接触的弹性体处于平衡时，其离散平衡方程为： KIUl： + (4) 传统的计算方法，由于假定过盈配合面上的压力均匀分布， K2U2：P+ (5) 利用经验系数确定轴两端应力集中大小，与实际存在差距 ，对强 式中：K、Kz一物体 1和2的刚度矩阵；U1 一两离散体节点位 度校核结果较为有限，无法了解材料应变部分和范围，尤其对应 移矢量；F、—作用在两物体上的外力等效节点力；、P一 力接近或超出材料屈服极限的配合很难判断 。以三维有限元 两物体上的接触力等效节点力； 计算分析方法，对某大型PTA项目用RPF循环鼓风机叶轮与主 由(4)和(5)式经反复迭代计算来得到接触状态和接触应力。 轴进行了接触有限元数值仿真，研究了叶轮与主轴之间过盈量、 3有限元计算模型及方法的建立 以国产首台百万吨级FFA用 RPF循环鼓风机为例进行有 响，找出其规律性，以期改进叶轮过盈量设计，将有助于鼓风机的 限元计算。该叶轮的主要尺寸，如表 1所示。叶轮材料为304不锈 钢，轴为45#钢。三维有限元网格图，如图2所示。计算单元全部 采用空间四面体单元 ，21666个单元，39474个节点。 2接触问题分析理论 表 1叶轮主要尺寸 2．1过盈配合的有限元特点 DiD／2(ram) BIB／2mm) 轮毂轴向宽度(mm) 对过盈配合的两个实体实现有限元分析，在对实体进行单元划分 轴径(ram) 工作转速(wni) 过盈配合问题，宜采用点面或面面接触单元，在叶轮与轴的过盈 移和应变都很小；作用在接触面上的摩擦力满足库仑定律；接触 洲啪砌 图2整体网格图 2．2接触单元分析及其方程 机组叶轮与主轴采用热装法套装，首先加热叶轮使之温度升 高，整个叶轮沿径向膨胀，达到一定温度时，叶轮轴孔的变形量等 于过盈量，即叶轮内孔直径等于轴直径，叶轮就可套装到轴上 ，温 度下降后，叶轮与轴产生过盈配合。过盈量与温度的关系为： 删 ㈩ 占= (T一 ) (6) 式