9-19型離心風機葉輪的有限元結構分析與優(yōu)化設計.pdf

1、離心式風機是化工和采礦等行業(yè)廣泛應用的通用機械。隨著我國經濟的快速發(fā)展及現(xiàn)代化裝備的普及，風機運行的安全性成為一個重要問題。目前風機行業(yè)的發(fā)展趨勢是高速、大型化、大功率和低噪聲，這些變化肯定會給風機的設計和制造等許多環(huán)節(jié)帶來困難。其中，設計環(huán)節(jié)中強度校核所面臨任務難度加大。葉輪作為離心式通風機結構中受力最復雜，工況最惡劣的結構，其安全可靠是整臺風機平穩(wěn)運行的保證。故很有必要對葉輪進行強度計算和模態(tài)分析。
　　首先使用傳統(tǒng)理論方法校

2、核葉輪的強度。經過分析計算，得知葉最大應力出現(xiàn)在葉片上，最大應力為108MPa，位置在葉片進口處。制造葉輪的材料為Q235，最大許用應力175MPa。所以傳統(tǒng)理論方法計算得到的葉輪的最大應力滿足要求。
　　接著使用有限元軟件 ANSYS進行強度校核分析。根據(jù)設計圖紙在軟件中建立葉輪的三維模型；幾何模型采用面建模，劃分網格后用耦合方程將各個薄壁結構連接起來。得到葉輪的位移云圖和等效應力云圖后發(fā)現(xiàn)：位移很小，滿足要求；最大應力較大，大

3、小為105.9MPa，在葉片出口處；葉片進口處的應力為70MPa左右；有應力集中現(xiàn)象。強度較弱的葉片根部需要加固，選取兩種優(yōu)化方案進行比較。由結果可知，兩種方案都能減小應力集中，增加強度。第二種方案最大應力降低33％，葉片進口處的最大應力下降40MPa左右，強度更高，材料使用的少，所以采取第二種方案。有限元法可以找到應力集中的部位，結果形象；相比較理論計算精確度高，優(yōu)勢明顯。
　　在結構加強的基礎上，使用ANSYS軟件對葉輪進行模