空氣壓縮機(jī)葉輪的尺寸效應(yīng)對(duì)疲勞壽命的影響研究.pdf

1、空分設(shè)備的大型化是提高系統(tǒng)運(yùn)行效率、降低系統(tǒng)能耗的重要手段。但空分設(shè)備大型化后會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差，關(guān)鍵零部件疲勞壽命降低。由于我國(guó)在此方面理論研究基礎(chǔ)較薄弱，使國(guó)內(nèi)大型空分設(shè)備的研制落后于世界技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家。本文選擇空分系統(tǒng)中的空氣壓縮機(jī)的葉輪為研究對(duì)象，運(yùn)用可靠性串聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析理論和應(yīng)力梯度分析，研究了零部件尺寸變化對(duì)其疲勞壽命的影響規(guī)律，提出壓縮機(jī)葉輪不同尺寸時(shí)其疲勞壽命的預(yù)測(cè)方法，具體完成了如下工作。
　　(1)利用Weib

2、ull分布理論對(duì)單元塊壽命進(jìn)行建模，結(jié)合可靠性串聯(lián)理論推導(dǎo)出大型構(gòu)件的疲勞壽命理論計(jì)算公式。利用四組不同尺寸和不同缺陷試件的疲勞壽命測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了理論計(jì)算結(jié)果。通過該理論還驗(yàn)證:統(tǒng)計(jì)因素在尺寸不同的機(jī)械構(gòu)件中是普遍存在的;構(gòu)件在體積或者是薄弱環(huán)節(jié)趨近于無窮大時(shí)其統(tǒng)計(jì)因素的影響作用會(huì)逐漸穩(wěn)定不變。
　　(2)利用了Workbench來對(duì)葉輪模型進(jìn)行仿真，確定了葉輪工作時(shí)危險(xiǎn)點(diǎn)處應(yīng)力值，得到危險(xiǎn)點(diǎn)處的應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算結(jié)果。對(duì)不同

3、尺寸的葉輪危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行仿真，得出了不同尺寸下各個(gè)危險(xiǎn)點(diǎn)處的應(yīng)力梯度數(shù)據(jù);利用Origin對(duì)應(yīng)力梯度數(shù)據(jù)擬合，得到了應(yīng)力梯度曲線隨尺寸變化規(guī)律的近似表達(dá)式，并求出了葉輪的尺寸系數(shù)，得到了葉輪尺寸和尺寸系數(shù)的關(guān)系規(guī)律圖。
　　(3)確定了葉輪的綜合修正系數(shù)中的尺寸系數(shù)、表面加工系數(shù)、危險(xiǎn)點(diǎn)處的應(yīng)力集中系數(shù)，得出了葉輪零件修正后的S～N疲勞曲線。利用Workbench對(duì)葉輪做了直接瞬態(tài)分析和單向流固耦合分析，得到其危險(xiǎn)點(diǎn)處的載荷譜;利用C