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1、本文以杭州市科技發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目《大型透平膨脹機(jī)組的設(shè)計(jì)、優(yōu)化與制造》為依托,研究目前國內(nèi)自行設(shè)計(jì)制造的最大透平膨脹機(jī)(50000m3/h(氧))的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性,進(jìn)行膨脹輪和增壓輪的葉輪強(qiáng)度有限元分析,藉此探索一條適合我們的大型透平膨脹機(jī)的設(shè)計(jì)分析之路,以提高設(shè)計(jì)效率,增加產(chǎn)品的可靠性,為今后更大規(guī)模的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。 針對(duì)某大型透平膨脹機(jī)主軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),本文首次提出三棱軸段的單元運(yùn)動(dòng)方程;并基于有限元法,用MATLAB軟件開發(fā)了專
2、門的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件。該軟件綜合考慮了葉輪的陀螺力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和滑動(dòng)軸承的油膜剛度與阻尼等因素,且適用于剛性支承和彈性支承這兩種不同的支承方式。同時(shí),所需轉(zhuǎn)子參數(shù)均從軟件外部文檔輸入,極大地方便轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與再設(shè)計(jì)。經(jīng)算例驗(yàn)證,軟件計(jì)算的臨界轉(zhuǎn)速與不平衡響應(yīng)值與理論計(jì)算值非常接近,這表明該軟件具有極高的計(jì)算精度。應(yīng)用于某大型透平膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)計(jì)算中取得了較理想的結(jié)果,軟件計(jì)算的轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速很接近國外的經(jīng)驗(yàn)臨界轉(zhuǎn)速
3、,這表明該軟件可用于解決工程實(shí)際問題,對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的研究有一定的參考價(jià)值。 本文分析了過盈配合、溫度差與旋轉(zhuǎn)離心力三者共同作用下的葉輪強(qiáng)度,考慮葉輪與主軸是溫差法過盈裝配,利用溫度的變化處理過盈配合;考慮葉輪工作時(shí)進(jìn)出口溫差比較大,記入了溫差引起的熱應(yīng)力。有限元分析結(jié)果表明,考慮過盈配合和溫差應(yīng)力后,膨脹輪的最大應(yīng)力在輪盤與主軸配合的圓周表面,且比只考慮離心力作用時(shí)的最大應(yīng)力值大的多;增壓輪的最大應(yīng)力也比只考慮離心力作用時(shí)的最大
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