基于有限元法的离心压缩机叶轮过盈问题探究

基于ANSYS有限元分析软件,对离心压缩机叶轮与轴过盈配合模型进行了仿真分析,分析类型采用接触非线性,有效模拟了实际产品工作状态。在整个分析过程中,研究了影响接触状态的三个主要因素:轴向推力、温度效应、摩擦因数。选取分析结果中的接触面积和传递扭矩作为对比,得到这些因素对接触状态的影响程度。研究成果会对将来叶轮过盈分析和设计提供指导。     

离心压缩机过盈配合叶轮结构应力分析

提出了一种用当量温度法处理轴与叶轮过盈配合的方法，进而用通用有限元程序对离心压缩机叶轮进行应力分析，同时给出了确定叶轮与轴之间适宜过盈量和判断松脱的方法。     

基于ABAQUS的离心式压缩机转子接触应力分析

离心式压缩机叶轮一般采用过盈配合直接压装在叶轮轴上,通过一定的过盈量传递转矩。为了确定其最佳过盈量的范围及其与接触应力的关系,借助有限元软件ABAQUS,对某大型离心式压缩机叶轮与轴的过盈配合问题进行三维有限元分析,针对不同的过盈量进行了理论计算、静态分析以及动态分析,获得了过盈量与接触应力之间的关系,确定了其最佳过盈量的范围。这对于离心式压缩机的设计具有参考意义。     

离心式压缩机叶轮紧配合应力计算及对松动问题的讨论

本文叙述了一种简单且精度较高的考虑过盈的应力计算方法。本文内容包括计算方法、程序设计及计算结果应力分析。最后阐述了离心叶轮的松动问题。一、前言为了轮轴之间的紧配合,离心式、轴流式压缩机的叶轮是红套于轴上的.也就是在装配前使叶轮的内孔半径小于轴的半径,设轴的半径比叶轮内半径大⊿(见图1a),⊿称装配半径过盈量。过大的过盈量为叶轮强度所不允许,过大的过盈量则不能保证叶轮的正常工作.由于目前离心式压缩机趋向高速化且采用无键叶轮,因此轮轴要采用大过盈量(>2‰d 轴)配合。这样,过     

电主轴阶梯动态过盈量对主轴扭矩传递能力的影响

以GD-Ⅱ型电主轴为研究对象,首先根据动静态过盈理论初步确定过盈形式和过盈量的大小,然后采用有限元方法对电主轴连接结构进行三维建模,研究不同主轴转速条件下,电主轴初始过盈量的变化对主轴与转子间接触面的应力分布和扭矩传递能力的影响规律。通过分析发现,随着主轴转速的升高,接触面应力和扭矩的传递能力不断减小,且主轴转速越高,扭矩减小越快,研究结果表明,采用66H6/s6和65.9H6/t6的阶梯过盈量能较好地满足工作要求。     

离心压缩机转子叶轮装配应力分析及拆卸方案研究

离心压缩机转子叶轮与主轴之间大部分采用过盈配合形式,装配过程一般采用温差法实现,即加热叶轮使内孔膨胀量大于过盈量.离心压缩机转子在检修过程中如需要更换叶轮或转子叶轮间部件,首先经过应力分析得出叶轮受力情况,然后对转子部分叶轮及其他套类零件进行拆卸.采用对叶轮部分区域集中加热的方式使轮与轴之间在短时间内形成温差到达拆卸的目的.     

大型叶轮超转芯轴过盈量综合研究

叶轮在动平衡后进行超转试验。芯轴与叶轮采用过盈配合进行连接,合适过盈量的选取需避免叶轮的过盈面发生塑性变形;保证叶轮在试验中提供足够的扭矩,不发生打滑、松动。过盈值在没有仿真条件下无法确知在此过盈值下的接触表面压力具体是多大,也无法确定过盈的形变是否达到材料的弹塑变形临界点。本研究针对此种情况,推导出验证过盈值的数学模型,方便工程人员快速核算过盈值取值是否满足叶轮超转试验的要求。     

离心通风机叶轮与主轴联接方式的探讨

介绍了离心通风机叶轮与主轴的联接方式,着重讨论了过盈配合下,两者过盈量的计算及配合公差的合理选取,推荐了采用分段过盈配合的设计思想,使得转子的安装与拆卸更加方便。     

永磁同步电机电枢与机壳过盈量的计算与应用

在永磁同步电机的设计中,机壳过盈量取决于电机传递扭矩及装配经济性。为保证电机在运行发热后仍然有可传递扭矩的过盈量,利用ANSYS系统中的热仿真模块,对电机运行过程中的不同零部件温度进行仿真,保证热膨胀不减小过盈量;并计算采用热膨胀法进行装配时是否能产生足够的装配间隙。     

压气机叶轮过盈配合研究及合理过盈量的确定

车用涡轮增压器的压气机叶轮一般采用过盈配合直接压装在叶轮轴上,通过一定的过盈量传递转矩,是典型的非线性接触问题。利用ANSYS软件,采用子模型结合网格随移技术的分析方法,针对不同过盈量,转速和摩擦系数进行了大量计算,获得了叶轮与轴之间的最大等效应力与最大法向接触应力的分布规律,并根据该规律计算出了可选择的装配过盈量的范围。研究结果表明,此分析方法能够有效反应叶轮与轴之间的受力情况,对实际装配过程具有一定的指导作用。     

井用潜水泵锥形套极限偏差的合理设计

针对泵轴和叶轮是用锥形套联接并传递扭矩方式的井用潜水电泵,给出了并用潜水电泵叶轮内孔及锥形套外径极限偏差的合理设计方案,解决了潜水电泵由于锥形套的接触面积不够大,在运行中经常出现叶轮脱落的现象,并举实例进行计算。     

基于接触理论的叶轮部装结构分析

大型压缩机组用闭式叶轮多采用轴与轮毂全接触形式进行热装,过盈量一般按经验值选取.由于轮毂处接触面积过大,热装过程中及热装完成后,抱弯主轴的情况时有发生,这是典型的三维接触问题.以某大型压缩机组用闭式叶轮部装结构为研究对象,以非线性接触理论为基础,利用有限元法分析叶轮部装结构在热装过程结束达到稳态后轮毂与轴接触处的内应力大小与分布情况,分析结果可为设计、制造参考.     

增压器压气机三维弹塑性接触的研究

以某柴油机涡轮增压器的压气机为例,采用由参变量变分原理导出的有限元参数二次规划法,并结合多重子结构技术分析求解叶轮与轴套、轴套与轴的三维弹塑性接触问题,针对不同的过盈量、转速和轴套壁厚进行了大量计算,获得了叶轮、轴套与轴之间接触应力的相应分布规律。分析表明随着叶轮与轴套间过盈量的减小,轴套的外表面与内表面的接触应力是线性减小的,而且内表面的接触应力减小较为迅速。因而在采用压力组装法时应严格控制轴套与轴的过盈量,使得轴套和轴间有足够的压力保证叶轮、轴套和轴不会相互脱离,又满足结构强度的要求,并使其产生的不良影响减至最小。当转速一定时,叶轮与轴套接触点的法向相对位移与叶轮的质量分布存在着明显的联系。建议采用非均匀的初始过盈量,以保证不发生相对位移和接触应力的均匀性。这些对于确定合理过盈量,改进设计和提高压气机的寿命,具有实际参考意义。     

直齿面齿轮加载啮合有限元仿真分析

研究正交面齿轮在加载条件下面齿轮啮合的传动性能参数、齿面接触应力和轮齿弯曲应力变化规律的有限元分析计算关键技术,以赫兹接触应力解析公式计算结果为对比,提出接触应力和弯曲应力计算的有限元网格密度确定方法。根据面齿轮重合度,分析面齿轮加载啮合仿真的五齿模型和七齿模型适用场合,给出面齿轮在啮合过程中的齿面接触应力和齿根弯曲应力最大值位置,计算面齿轮多齿模型接触应力及弯曲应力极值,准确得到面齿轮传动的重合度、传动误差、载荷分布系数等传动性能参数,以及载荷对这些传动性能参数的影响规律。研究结果表明,赫兹接触应力解析公式计算的结果合理地确定了有限元模型的网格密度,有限元仿真得到的应力值可靠,传动性能参数的分析结论正确。     

径向低速大转矩水液压马达定子曲线特性分析

提出了一种采用自然水(含海水和淡水)作为液压介质进行工作的径向低速大转矩马达.研究了不同类型运动规律下的定子曲线相对应的马达输出转矩及其脉动、输出转速及其脉动、接触应力等特性,并对相关特性进行了详细的分析.分析结果表明,具有过渡区的等加速运动规律下的定子曲线,其相应的马达输出转矩和转速变化较为均匀,转矩脉动和最大接触应力相对都比较小.其余几种运动规律下的定子曲线相对应的水压马达在各方面的综合特性上则相对要差一些.通过对水压马达定子曲线特性的分析,得到了马达输出转矩、转速、脉动率和接触应力的一些重要结论,对径向低速大转矩海淡水液压马达的设计和研发具有重要意义.     

考虑残余应力的螺旋锥齿轮接触疲劳裂纹萌生-扩展寿命计算方法研究

考虑渗碳、磨齿、喷丸等工艺产生的齿面残余应力,建立齿面接触应力与残余应力的复合应力场,提出一种螺旋锥齿轮接触疲劳裂纹萌生-扩展寿命计算方法。构建齿轮有限元接触分析模型,计算多轴交变接触应力场。考虑空间螺旋曲面残余应力分布的复杂性,将变曲率齿面离散为网状节点;测量各节点表面与次表面的残余应力,建立齿面残余应力场。基于Dang Van多轴疲劳准则,构建齿面裂纹萌生模型;计及残余应力与裂纹闭合效应,构建齿面裂纹扩展模型。计算复合应力场下齿轮接触疲劳寿命,研究残余应力对齿面裂纹萌生-扩展寿命的影响规律。结果发现：复杂齿面空间变曲率会影响喷丸等工艺产生的残余应力分布,中心区域的残余压应力高出齿面边缘区域约20%;复合应力场下齿面裂纹萌生位置与寿命主要取决于接触应力,残余应力会改变齿面节点平均应力进而影响疲劳寿命;齿面裂纹扩展寿命约占全寿命的10%,表征齿轮接触疲劳快速失效至迅速断裂。上述研究对于高性能齿轮传动的长寿命、高可靠性设计具有一定的参考价值。     

基于Fluent的某型液力变矩器泵轮流场分析

利用Fluent软件对液力变矩器内流场进行了数值模拟,分析了工作液体在泵轮流道内的流动规律,找出了导致液力变矩器传动效率降低的原因,为下一步优化变矩器结构、改善性能提供了理论基础。     

点蚀故障对齿轮传动系统噪声的影响

针对不同数滚机床齿轮齿面点蚀故障严重程度对齿轮传动系统噪声的影响,基于赫兹理论力学模型,运用ABAQUS创建了齿轮副的应力仿真分析模型,求解在未点蚀及不同点蚀故障严重程度下齿面最大接触应力,并对比了传动扭矩对不同点蚀故模型最大接触应力的影响。开展了不同齿面点蚀故障齿轮模拟工况下的噪声测试实验,通过对比齿轮副试样噪声的敏感性分析不同点蚀故障严重程度的影响。有限元结果表明,传动扭矩与齿面最大接触应力呈线性关系,点蚀故障越严重,齿面点蚀区域接触冲击应力越大;齿轮故障噪声测试实验研究结果则表明,基于微点蚀、点蚀失效形式之间存在的竞争机制,点蚀故障越严重,对应的噪声曲线峰值越大;随着齿轮负载、转速的增大,点蚀故障齿轮噪声也逐渐增大。     

一种圆锥面无键联接接触压力和应力的解析计算方法

推导了计算圆锥无键联接的接触压力的解析公式,给出了心轴和套筒轴的径向应力、轴向应力、切向应力、Mises等效应力以及压入轴向力的方程。对解析解与等效直径的圆柱面无键联接近似解法、有限元法的计算结果进行了比较。在不考虑端部应力集中时,3种方法计算出的接触压力和Mises等效应力结果差别不大。进一步验证了近似解法的可行性,并为计算圆锥联接传递的扭矩和胀紧套的应力分析提供了依据。