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隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種風(fēng)機(jī)在冶金、石油化工、天然氣輸送、制冷、空分以及動(dòng)力等工業(yè)部門獲得了廣泛的應(yīng)用，離心壓縮機(jī)的可靠性問題制約著它的發(fā)展，因此對(duì)其深入研究是非常必要的。
葉輪是離心壓縮機(jī)的關(guān)鍵部件，直接關(guān)系到機(jī)組的運(yùn)行效率和安全，然而我公司的基本級(jí)已不能完全滿足設(shè)計(jì)的要求，其開發(fā)工作顯得尤為重要，特別是大流量基本級(jí)的開發(fā)更是迫在眉睫。本研究選用的模型就是某公司正在開發(fā)的大流量半開式基本級(jí)葉輪，對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度分析及剛度分析具有重要意義。
采用的模型是某基本級(jí)的葉輪，此葉輪為半開式的三元流葉輪，葉輪外徑為250mm，材料為合金鋼，泊松比0.3，屈服強(qiáng)度為850MPa，強(qiáng)度極限為920MPa，密度為7800kgf/m3，楊氏彈性模量為2.1xe11N/mm2，抗剪模量為7.9xe11N/mm2。由于葉片型線復(fù)雜，選用數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大的Ug建立了葉片模型，導(dǎo)入Solidworks后建立了輪盤部分，形成葉輪模型，將三維實(shí)體模型導(dǎo)入有限元分析軟件ANSYS中，以六面體單元為主，輔以四面體單元對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格大小控制為2.5mm，得到有限元分析模型，根據(jù)葉輪在運(yùn)行過程中的特點(diǎn)，葉輪與主軸過盈裝配后，在主軸傳動(dòng)下旋轉(zhuǎn)工作，這里關(guān)注的是葉輪上的應(yīng)力，不關(guān)注葉輪與主軸之間的相互作用，模型簡(jiǎn)化后，約束葉輪內(nèi)孔，施加離心力，轉(zhuǎn)速為30000r/min，應(yīng)力云圖見圖，最大綜合應(yīng)力為970MPa，遠(yuǎn)大于材料的屈服強(qiáng)度，所以必須調(diào)整結(jié)構(gòu)以滿足強(qiáng)度要求。
觀察應(yīng)力云圖發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力較大的點(diǎn)都集中在葉片與輪盤交接處，且在輪盤剛性較弱的凹槽處，造成葉輪在離心力作用下位移也較大，位移云圖見圖，最大位移在長葉片的最遠(yuǎn)端，為2.158mm結(jié)論是由于輪盤上的凹槽引起葉輪整體剛性不足，導(dǎo)致此處出現(xiàn)應(yīng)力集中，且造成位移較大，針對(duì)這種情況，需要提高此處的剛性。
為提高剛性，將輪盤上的凹槽去掉，采用同樣的分析方法，得到應(yīng)力云圖見圖，最大應(yīng)力為753 .742MPa，最大位移為1.56mm，滿足強(qiáng)度及剛性的要求。 凹槽去掉后應(yīng)力和位移都有大幅的減小。說明這種改進(jìn)方法可行。 直接去掉凹槽對(duì)強(qiáng)度來說是最好的，但增加了葉輪的裝配難度。原來留凹槽是為了便于油壓裝配該葉輪，從這個(gè)角度考慮問題，只能減小凹槽，而不能直接去掉凹槽。
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