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离心式压缩机转子过盈配合的弹塑性接触分析_吴君良

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某发电机前联轴器与轴连接结构的弹塑性应力分析

某发电机前联轴器与轴连接结构的弹塑性应力分析
摘要 ： 弹塑性有 限元 程序计算某 ６０ Ｗ 发电机前联轴器与 轴过盈联 接结构 体应力 。探讨 了面 接触结构 问题 中 用 ０Ｍ 影响弹塑性应力计算结果的接触刚度系数的选取 ， 出了接触 刚度系数选取参 考。计算并分 析 了典型载荷 工况应 给 力状况 ， 将弹塑性与线弹性应力计算结果作 了比较 ， 明弹塑性计 算结果 符合结构 的实 际应力状 态。可供此 类结 表 构设计与机组运行参考。 关键词 ： 联轴器 ； 接触问题 ； 限元 ； 有 弹塑性分析 ； 等效应 力
Ｃ Ｅ ｕｎ－ｉ ，Ｈ Ｎ ａ－ ｕ ＴＡ ｉ — Ｈ ＮＧ ａｇｑ Ｚ Ａ ＧＹｈｃ ｎ，ＩＮＭｎ ｑ ｕ ｈ ｇｕ
（ ｔｍ Ｔｒｉ ｌ ｔ ｈ ｇａ Ｓａｇａ２０４ ，ｈ ａ２Ｄ ｐｒ ｅｔｆ ｈｒａ Ｅ ｇ ｅｒｇＫ ｙ ａｏ ｔｙ １ ｅ ｕ ｎ Ｐａ ａ ｈｉ ｈ ｈｉ０２０ Ｃ ｉ ； ｅａ ｍ ｎ ｏＴｅｍｌ ｎｉ ｅｎ ，ｅ Ｌｂｒｏ Ｓａ ｂ ｅ ｎ Ｓｎ ，ｎ ｎ ｔ ｎ ｉ ａｒ ｆ ｅ ａＳｉ ｃ ｄＰｗ ｒ ｎｉ ｅｎ ｉｓｙｏ Ｅｕａｏ ，ｓ ｇｕ ｎ ｅ ｉ ，ｅｉ ０８ ，ｈ ａ ｏＴ ｒ ｌｃ ｎｅ ｎ ｏｅ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ ｆ ｎ ｔ ｄｃ ｉ Ｔｉ ｈａ ｉ ｒｔ Ｂｉ ｇ１ ０４Ｃ ｉ ； ｒｈｍ ｅ ａ ｎ ｉ ｏＭ ｉｒ ｆ ｔｎ ｎ Ｕ ｖ ｓｙ ｊ ０ ｎ ｎ
分类号 ：Ｋ ６ ． １ Ｔ ２３６ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：０ １ ８４ ２ １ ）２０ ９ － １０ － ８ （０ ０ ０ －０ ５０ ５ ４
Ｅ ａｔ —ｌｓｉ ｔｅｓＡｎｌｓｓｏ ｈ ｏ ｎ ｃｉｇＳｒｃｕｅＣ ｎａｎｎ ｏ ｐｉｇ ｌｓｉ ｐａｔ Ｓｒｓ ａｙｉ ｎｔｅＣ ｎ ｅｔ ｔ ｔｒ ｏ ｔｉｉｇＣ ｕ ｌ ｃ ｃ ｎ ｕ ｎ ａ ｄ Ｓ ａｔＢ ｆｒ ｒ ｉ ｅ ｅａｏ ｎ ｈ ｆ ｅｏｅａＣｅｔ ｎ Ｇ ｎ ｒｔｒ ａ

某发电机前联轴器与轴连接结构的弹塑性应力分析

某发电机前联轴器与轴连接结构的弹塑性应力分析
结构损坏后，实际测得了该结构体材料的多组应力一应 变实验数据。据此，拟合出了相应的弹塑性应力一应变曲线 如图５，将其用于弹塑性程序计算中。从图５可见，当材料发 生屈服以后，弹塑性与线弹性计算的显著区别在于使用的应 力一应变曲线明显不同。
３计算模型与边界条件
计算最关注结构裂纹部位应力大小及分布。即对轮和 轴、销键与键槽的过盈配合等应力集中部位处。计算模型忽
该电厂为了提高现有线路的输送能力，在输电线上装配 了可控串补电阻。监测系统表明，串联电容器组的加装，使 该发电机组转子承受了振荡扭矩，即次同步谐振（ＳＳＯ）载荷。
该机组在运行中因振动量过大而停机，经查发现该连接 结构上产生的多处裂纹，见图２。裂纹方向均与转子轴线约 呈４５。方向。
文献¨１是利用ＳＡＭＣＦＥ线弹性有限元程序对结构作了 应力计算及分析，给出了对轮及转轴线弹性程序计算结果。
ＣＨＥＮ Ｇｕａｎｇ—ｑｉｕｌ，ＺＨＡＮＧ Ｙａｎ－ｃｈｕｎ２，ＴＩＡＮ Ｍｉｎｇ—ｑｕａｎ３
（１ Ｓｔｅａｍ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｐｌａｎｔ Ｓｈａｎｇｈａｉ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；２ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＴｈｅｒｍａｌ Ｅ．ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，ＴｓｉｎｇｈＨａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４，Ｃｈｉｎａ；
ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｈａｆｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ；ｃｏｎｔａｃｔ ｉｓｓｕｅｓ；ＦＥＭ；ｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｔｒｅｓｓ
０前言
汽轮发电机轴系普遍使用轮、轴连接结构，某电厂 ６００ＭＷ发电机组前联轴器（或称对轮）与发电机轴连接结构 同时采用了过盈装配和圆锥键连接的结构型式。图１中对 轮右端连接低压汽轮机联轴器，左端为截取的部分发电机 轴。依靠螺栓将低压汽轮机转子和发电机转子连接起来。

压缩机主轴-叶轮摩擦性能及过盈装配主轴弯曲变形研究

压缩机主轴-叶轮摩擦性能及过盈装配主轴弯曲变形研究

０ 引 言
大 型压缩 机广 泛应用 于石油 化工 、 冶金 、 空气 分离、 制药 以及 国防科研等 各个领 域 ， 是 国家 基础 工业 的关 键装 备． 由于运行 工况 复杂 ， 压缩机 运行 的安全性 与 可靠 性要 求 极 高． 转 子 系统 作 为 压缩 机 的核心 部件 ， 其设 计水平 、 加工 和装 配质量 对 整
压缩 机尺 寸不是 特 别 大 时 ， 主 轴 热装 配后 发 生 弯 曲变 形 的概 率较 小 ， 或 即使 发 生程 度 也不 是 很 严 重， 所 以热 装配 后 的 主轴 弯 曲问题 一 直未 引 起 足 够重 视 ， 仅 有少 量资 料可查 ． 如王 跃方 等［ ３ 在一 份
展， 过盈装 配 后 的主轴容 易产生 弯 曲变形 ， 而且 尺
寸 越大 ， 弯 曲越容易 发生 ， 程度也 越严 重口 ］ ． 显然 ，
研究 报告 中 曾对 压缩 机转 子热装 配后 的主轴 弯 曲
问题 进行 过 数 值 模 拟 分 析 ， 他 们发 现前 面 提 到 的
装 配后 主轴 弯 曲程度 过 大 ， 必 然 使 转子 在 实 际 运
行 过程 中出现振 动超标 、 噪பைடு நூலகம் 过大 、 碰磨 以及失 稳
掌材料、 机械工程
带 芥 带 芥 帚 帝 帚
文章 编 号 ： １ ０ ０ ０ — ８ ６ ０ ８ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ６ － ０ ５ ７ ５ － ０ ７
压缩机主轴一 叶轮摩擦性能及过盈装配主轴弯 曲变形研究
马 国 军 。 ， 高 俊 福 ， 郭 峰。 ， 谭 鑫 。 ， 吴 承 伟 ¨
个 压缩机 系统 的性能 有 着 至关 重 要 的 影 响． 由 于

离心式压缩机组振动趋势研究与检验评析

离心式压缩机组振动趋势研究与检验评析

评
骱 内 容
摄动太， ｊ 、
振动太小是熏捧评价机组髓 好坏的标志 是判断机蛆能晋正常选行的重要
参数。
结语 通过对 离心机 组运行 状态的研 究与检验 评定， 我们对 设备振动有 了初步 了 解， 高了人们 对设 备振动 的重视 程度 ， 提 强化 了石 油工 业设备进 一步科 学 的管 理 的意 识 。对设 备 的可靠 性 、耐 久性 、运 在运 行 过程 中对 设 备 的运 行状态 ， 故障 先兆有 比较全 面 、可靠 的信 息， 使我 们从经 验 出发， 从定 期维修 过度 到机 器运行 过程 中的连续 监测和 视情 维修 。从 而提 高维 修 质量 ， 到缩 短 维修 时 间， 达 提高 生产 效率 和设 备无 故障 率 。同时还 可 以增加 设 备的耐 久性 ， 预估使 用 寿命， 并可 以储备技 术资 料， 为
评债方
法 特类
应 用 Ｄ １ ０ 数采器 定 期监测各 运行 机组 。充 分采集 设备动 态运行 参数， Ｐ５０ 连续 跟 踪设 备 实际 运 行状 态 。对每 台机 组 每 月度定 期 采集 运行 状 态 的振 动 值， 据其 振动 图谱 如 波形 图 、轴心 轨迹 图、趋势 图 、瀑布 图等 的特 点， 依 定 性 分析 ， 时进 行数 据 储 备 、压 缩 、形 式变 换，建立 设备 相 应诊 断 文档 库 。 同 ３ ２ 停机 状态 数据采 集 ． 离 心式机 组在 检修 时， 对其 原始数 据进行 复测 、记录 ： 其异 常部位如 受 对 磨 损部 位 、过 热 部位 、 变形 部位 等 进 行 记录 、跟 踪 、 处理 ： 对其 转子 进 行 实验 室 动 低速 动 平 衡检 测，检验 其 转 子 刚性 状态 的 不平 衡 量 大小 、结 垢 多 少 、弯 曲变形 程度 、轴径 的磨 损跳 量等 ， 要时 还要对 转子 进行 高速动 平衡 必 检测 校 验，＿ 转 子 的挠 性变 形和 品 位 响应 。 ｒ 解 ３ ３ 技术状 态评 析 ． 运用 采集 的信 息， 结合计 算机系 统分析 工作站 ， 之掌握 设备及其 零部件 加 的 结 构 、 原理 、 动 力 特 性 以及 设 计 、 制 造 、安 装 、运 行 、 维 修 方 面 的 知 识，对 设 备作 出正确 评 价 。提 供 正 常 的特 征 参数 ，确定 故 障 的性 质 、类 别 、位置 、程 度乃 至 故障 产 生 的原 因及 治理 方法 。由此判 断 诊 断对象 所 处 的状 态模 式 ， 预测 设 备的 可靠 性 和状 态 的发展 趋势 。 并 （） １ 离心 式压 缩机组 运行状 态 故障 的评 析 方法 （ 见表 １ ） ３ ４维 修决 策形 成 当识别 出异 常故 障状态 后 ， 必须 进一 步对 异常或 故 障的原 因 、部位 和危 险程 度进 行 评估 ， 以便据 此 研究 和确 定维 修 决策 的具 体 形式 ， ｉ 维修 方 如 晒时 案 、加 强 监视 方 案 以及 停 机 大 修 而 彻底 治理 等 。

离心式压缩机进出口接管无应力施工要点分析

离心式压缩机进出口接管无应力施工要点分析
工程使用型号 ＤＡ３５０—６１的离心式压缩机 ，结构形式为单 轴 ，气量 ｍＳ／ｍｉｎ，吸气压力 ０．０９７ ＭＰａ，出口压力 ０．７２ ＭＰａ，转速 为 ８６５６ ｒ／ｒａｉｎ，轴功率 ２０１９ ｋＷ，进出 口与压缩机用水平方向的 管线连接 。 ２．２ 垂直方 向管线无应力安装
（１）接管施工』顺序 。按图 １进行垂直立管安装 ，封闭管段 １是 ３＊焊 １５１到立管法兰的管段 ，２ ，３ 采用同心异径管 ，和上部直管 段完成 了预制。封闭管段 ２是 ３ 焊 口到 ６ 焊 口的管段 ，将垂直
力气 缸的输 出端相连 ，另一端 由后挡板穿过 、连接有 可在滑道 内 往复移动 的滑块 。压板上沿长度方 向均布有多个钢球进料 口，每 个钢球进料 口均通 过钢球输送 滑道 与振料器相连通 。本发 明的 振料器为市购产 品 ，为沈 阳市吉龙 自动化设备有 限公司生产 的 振料盘 。每个滑块上沿厚度方向均开有接球孔 ，底板 的另一侧沿 长度方 向均布有多个钢球 出料 ＦＩ，每个钢球 出料 ＦＩ均沿板厚方 向开设 。压板 上沿长度方向均布有多个传 感器 ，可检验钢球输送 滑道 内是否有钢球及各钢球进料 口是否有钢球下落的。推力气 缸 、推杆 、滑块 、钢球进料 口、钢球 出料 口、钢球输送滑道 、接球孔 及传感 器的数量均相同 ，且一一对应 ，各传感 器分别通过 固定架 安装在各钢球输送 滑道 的同～侧 。每个接球孔 与相对应 的各钢 球进料 ＦＩ连通 的顶 部及 每个 钢球 出料 １５１与相对应 的接球孔连通 的顶部均 为沉孔形状 ，以便钢球能够顺利流动 ；相对应 的钢球 出 料 口位于钢球进料 口的侧下方 ，为滑块留出 了移动空间。 ３ 小 结
安装 离心式压缩机进 出 口接 管组 ，通 常按照配 图与说 明书 进行 ，同时要确保各机组 内能够正确安装。安装 中要保持机 内的 清洁 ，同心度要满足相关技术文件和施 工验收规 范要求 。我 国在 上世纪 ７０年代 已经开始生产离心式压 缩机 ，主要应用于石油化 工厂和大型化肥厂 ，通过引入高性能 、中高压力的离心式压缩 机 ，积 累了大量 的经验。在学 习并借鉴先进技术 以后 ，提升了对 离心式压缩机 的研究 、设计 与制造 等能力 。现代离心式压缩机对 机组安装质量控制作出 了合理设计 ，同时机体设计 逐步涉及 到 配管 、仪表和土建等方 面【“。对安装设置进行接管无应力 ，能够避

考虑摩擦热的弹塑性平面接触应力及塑性应变分析

考虑摩擦热的弹塑性平面接触应力及塑性应变分析

考虑摩擦热的弹塑性平面接触应力及塑性应变分析李鹏阳;陈欢;王世军;王权岱;傅卫平【摘要】The influence of surface contact friction heat on the failure and the life of the parts was studied .The thermal stress of elastic-plastic surface contact was calculated using Fortran language ,the contact surface temperature distribution and the influence of friction heat on the surface pressure distribution were analyzed ,and the subsurface of the Mises stress field and the influence of plastic strain of the contact surface were discussed .The results show :With the increase of surface friction heat flux , the surface maximum pressure is increased .The maximum stress under the surface is decreased and the maximum stress zone of subsurface is always moving gradually to the contact surface .The contact surface temperature increases with the increase of sliding speed .The location of highest temperature point slowly shifts ,with increase of sliding speed ,to the sliding velocity direction .%研究了降低表面接触摩擦热对材料失效和零件寿命的影响。

新型励磁机转子过盈配合式法兰工装设计

新型励磁机转子过盈配合式法兰工装设计

须解决精加工 、 转 子与定子装配等工艺过程中转
子与相关设备的连接问题。 本 文设计了一种励 磁机 转 子过 盈配合式 法
法兰 工 装 ， 给 出了它 的过 盈 量的计 算过 程 ， 并 依 据 计算 结果 完成 了工 装 没计 结 构。 解 决了转 子在 无连 接 孔 、 无
加工 余 量且转 子 表面 不得损 伤 的特 殊 工况下， 转 子与车
精度要求较高。
ｅ ｒ ， ｎ ｏ ｔ ｂ ｅ ａ ｂ ｌ ｅ ｔ ｏ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｇ ｕａ ｒ － ａ ｎ ｔ ｅ ｅ ｔ ｈ ｅ ｗｅ ａ ｒ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ｉ ｃ ｉ ｔ ｙ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｎ ｏ ｄ ａ ｍａ ｇ ｅ ｏ ｎ
近 几年 ， 随着发电机行业服务意识的不断提
升， 针对各大 电厂的发电机 以及配套励磁机在 运 行中出现 的各种问题 ， 发 电机制造厂在给 予技 术 支持 的同时， 还 提供维护与修理服务。由于不 同
图１ 转 子示意图
图１ 为修理 转子结 构示意图， 过 盈配合式 法 兰连接工装设计， 以此为例进行阐述 。 该套转 子 的修理要求有： （ １ ） 转 子不得打孔 ， 不得焊接， 尽量减少转
ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ． Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｔ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ｗａ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ
１ 转子修理要求
励磁机转 子基本 结构如 图１ 所示 ， 一端与联 轴器配合， 联轴器结 构一般可满足修理 工艺连接

离心压缩机振动分析与改造

离心压缩机振动分析与改造

离心压缩机振动分析与改造
吴良臣;陈鸣皋
【期刊名称】《流体机械》
【年(卷),期】2002(030)012
【摘要】通过频谱分析,找出了D250-14压缩机振动超标的原因,并对转子进行改造,增大了转子临界转速与工作转速的隔离裕度,解决了振动问题.
【总页数】4页(P24-26,23)
【作者】吴良臣;陈鸣皋
【作者单位】中国石化股份有限公司九江分公司,江西九江,332004;中国石化股份有限公司九江分公司,江西九江,332004
【正文语种】中文
【中图分类】TH452
【相关文献】
1.DH63-17型离心空气压缩机的振动故障分析与技术改造 [J], 陈伟杰;伍健
2.DH63-17型离心空气压缩机的振动故障分析与技术改造 [J], 陈伟杰;伍健
3.离心压缩机组主辅设备振动分析与改造 [J], 李孟君;杨国安;李潇;马屈杨
4.离心式压缩机振动故障分析及处理措施研究 [J], 刘尚明
5.DH63—17型离心空气压缩机的振动故障分析与技术改造 [J], 陈伟杰;伍健因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

离心压缩机叶轮改造前后的性能分析

离心压缩机叶轮改造前后的性能分析

Ｋｅ ｒ ｓ ｃ ｎｒｆ ｇ ｌｃ ｍｐ ｅ ｓ ｒ ｐ ｉ ｂ ａ ｅ，ｎ ｍｅ ｉａ ｉ ｌｔｏ ｙ ｗｏ ｄ ｅ ｔｉｕ ａ ｏ ｒ ｓ ｏ ，ｓ ｌ ｌｄ ｔ ｕ ｒｃ ｌｓｍｕ ａｉ ｎ
尸 Ｈ 声 明 月
本 刊 已许 可 中国 学 术期 刊 （ 光盘 版 ） 电子 杂 志社 在 中 国知 网及 其 系列 数 据 库 产 品 中 以数 字 化 方 式 复 制 、
该 叶轮为 整 体 齿 轮 式 离 心 压 缩 机 的末 级 叶 轮 ， 性能设 计参 数如下 ： 其
进 口容 积流量 质量 流量 进 口温度 进 口压力
级压 比
１０８ ｓ ．０ ｍ ／
４８７ ｇｓ ．６ ｋ／ ３ ℃ （ ０ ．５ ５ ３ ８ １ Ｋ） ４５ Ｐ ２ ｋａ
１８８ ．７
ｔｄ．Ｔｈ ｎａｙ ｃ ｌｒ ｓ ｌ ｉｄｉａｅ ｈ ｔｔ ｅ ｕ ｇ ａ ｅ ｍｐ ｌ ｒｏ ｔ ｅ ｆｒ ｓｔ ｒｇｎ ｌｏ ｏ ｅｒ ｌ ｔ ｅｍ ａ ｈ ｅ ｅ ａ ｌｒ ａ ｅ ｕｔ ｎ ｃ ｔ ｓｔａ ｈ ｐ ｒ ｄ ｄ ｉ ｅ ｌ ｕ ｐ ｒｏｍ ｈｅｏ ｉ ｉａ ｎｅｗｈ ｓ ｅａｉ ｅ ｉ ｅ ｖ ｎ ｍｂ ｒｉ ｉ ｈ ｕ ｅ ｓｈ ｇ ．
比。刘 瑞韬 等 研 究 了叶 轮 盖 侧 切 削 后 级 的性 能 ， 是 主 要集 中在 叶 轮 出 口切 削 和盖 侧 切 削 。 但
叶 片厚度
１２～ ． ｍ ． ２５ ｍ １．ｍ ６７ ｍ
叶 片 出 口宽 度
扩 压器进 口直径 扩压 器进 口宽度 扩压 器 出 口直径
扩 压 器 出 口宽 度
图 ６ 长 叶 片 叶轮 盖 侧 跨 叶 片 截 面
的性能 。
相 对马 赫数等值 线分 布

机制-级毕业设计题目汇总

机制-级毕业设计题目汇总

周丹4人1、离心式压缩机转子大过盈配合分析研究( 1人)设计要求完成离心式压缩机转子大过盈配合的等效应力、形变、接触应力、微观轮廓变化的分析设计内容1）建立压缩机转子三维模型；2）分析转子的等效应力、形变、接触应力与过盈量的关系；3）在过盈量、应力、形变间建立数学模型；4）分析大过盈配合界面微观轮廓变化情况。

准备知识1）复杂零件三维建模（数据点拟合曲面造型）；2）有限元分析软件（例如Ansys）与数据处理软件（例如Matlab）；3）微观轮廓描述与检测方法。

2、离心式压缩机转子大过盈配合温差拆解分析研究( 1人)设计要求完成离心式压缩机转子大过盈配合温差拆解过程中的应力、形变、温度场、拆解力的分析，在过盈量、温度场设置、时间、拆解力等因素间建立数学模型。

设计内容1）建立压缩机转子三维模型；2）分析转子的等效应力、形变、接触应力（静力场）；3）分析温差场、接触应力、拆解力（温度场与摩擦接触）；4）在过盈量、温度场、接触应力（或拆解力）间建立数学模型。

准备知识1）复杂零件三维建模（数据点拟合曲面造型）；2）有限元分析软件（例如Ansys）与数据处理软件（例如Matlab）。

3、离心式压缩机转子大过盈配合拆解损伤样块实验研究( 1人)设计要求完成离心式压缩机转子轮轴材料（FV520B、40CrNiMo7、KMN）样块拆解损伤实验，分析实验数据，归纳实验结论，建立损伤模型。

设计内容1）制定实验规程，设计实验样块图纸；2）进行拆解损伤实验；3）检测分析一系列实验前后样块的配合界面形貌、材料属性的变化；4）找寻损伤规律，建立损伤模型。

准备知识1）实验设计；2）摩擦学、材料学；3）损伤检测与界定的方法。

4、离心式压缩机转子大过盈配合加速服役样块实验台设计( 1人)设计要求完成离心式压缩机转子大过盈配合加速服役样块实验台的设计。

设计内容1）分析离心式压缩机转子服役特性，制定加速服役实验参数；2）设计加速服役样块实验台（三维装配）；3）装配图与零件图；准备知识1）三维建模；2）AutoCAD；3）加速等效实验设计。

离心压缩机叶轮过盈接触及传递扭矩研究

离心压缩机叶轮过盈接触及传递扭矩研究

离心压缩机叶轮过盈接触及传递扭矩研究杨树华;侯秀丽;王宇;孟继纲;王开宇;肖忠会【摘要】本文针对某离心压缩机叶轮，详细开展了基于有限元方法的非线性接触分析。

深入研究了在离心载荷作用下过盈量和最大Von Mises应力、接触压力以及传递扭矩的关系，并根据叶轮做功传递扭矩的要求，给出了叶轮与轴之间适宜过盈量的设计建议和旋转松脱的甄别方法。

%In this paper, one shrouded impeller in some centrifugal compressor is selected to do some detailed finite element analysis based on nonlinear contact theory. Considering the rotating inertial load, the residual interference between the shaft and impeller hole is obtained. Then thorough researches about relationships among the residual interference, the equivalent stress, contact stress and transmission torque are carried out. At last, according to the transmission torque requirement, some advices are brought up for rotating-loose estimate and interference determination.【期刊名称】《风机技术》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P40-43)【关键词】离心压缩机;叶轮;过盈接触;传递扭矩【作者】杨树华;侯秀丽;王宇;孟继纲;王开宇;肖忠会【作者单位】沈阳鼓风机集团股份有限公司;沈阳鼓风机集团股份有限公司;沈阳鼓风机集团股份有限公司;沈阳鼓风机集团股份有限公司;沈阳鼓风机集团股份有限公司;沈阳鼓风机集团股份有限公司【正文语种】中文【中图分类】TH4520 引言现代工业中，离心压缩机大量采用过盈配合叶轮，叶轮与轴之间的过盈配合形成径向接触压力。

转炉倾动机大齿轮过盈连接设计及有限元分析

转炉倾动机大齿轮过盈连接设计及有限元分析
图 ４ 分析模型网格
３．３ 结果分析 （１）过盈连接
板的位置，压力在辐板范围内较大，在两端较小， 总体上呈现倒 Ｕ型分布。有限元仿真分析与理 论计算相比考虑了辐板的影响，且两辐板间范围 内轮毂轴径要比两端轴径大，理论计算时是直接 按最大轮毂直径计算的，因而有限元仿真应力分 布更 真 实。从 图 ５中 可 以 看 出，过 盈 量 分 别 为 １３ｍｍ、１６ｍｍ、１９ｍｍ 时，轮 毂 结 合 面 最 大 压 力 分别为 ６５７ＭＰａ、８１１ＭＰａ和 ９６５ＭＰａ。表 ２中 理论 计 算 过 盈 量 分 别 为 １３ｍｍ、１６ｍｍ、１９ｍｍ 时 过 盈 装 配 的 拆 装 压 力 值 分 别 为 ７３４ＭＰａ， ８９９８ＭＰａ和 １０６５ＭＰａ，比仿真结果略大。考虑 到理论计算拆装压力时上文式（６）计算取了 １１ 的系数，因而可认为理论计算和仿真计算压力值 比较接近，理论计算的结合压力可用于指导过盈 连接的液压装配。
可计算过盈连接安装时结合面所需的压力及轴向
压入力，分别如式（６）、（７）：
( ) ｐｘ
＝ １１ × （ ［δｍａｘ］
ｄｍ
Ｃａ ＋Ｃｉ Ｅａ Ｅｉ
( )ｄ
２
））
ｄｍ
ｐｘｉ ＝ｐｘπｄｍｌｆ（μ１ ＋Ｃ２）
＋ ＥＸｍａｘ（１ － ２ｄ （６） （７）
式（６）、（７）中 δｍａｘ为中间套与轮毂间的最大 过盈量，过盈量按 １３ｍｍ、１６ｍｍ、１９ｍｍ分别计
ＨｕａｎｇＪｕｎ１ ＬｕＣｈｕｎｇａｎｇ２ ＹａｏＪｕａｎ１ ＳｏｎｇＸｉａｏｙａｎ１
（１：ＷＩＳＤＲＩＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｉｍｉｔｅｄ，ＳｔｅｅｌｍａｋｉｎｇＢｒａｎｃｈ，Ｗｕｈａｎ４３０２２３； ２：ＪｉａｎｇｓｕＬｉｈｕａｉＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＴｅｃｈｎｉｃａｌｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｖｉｓｉｏｎ，Ｈｕａｉ’ａｎ２２３００１）

过盈配合织构界面间渗流润滑对拆解损伤的影响

过盈配合织构界面间渗流润滑对拆解损伤的影响

过盈配合织构界面间渗流润滑对拆解损伤的影响
周丹;郑祖建;吕松江;王鹏程
【期刊名称】《合肥工业大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2024(47)1
【摘要】过盈配合件拆解时极易发生摩擦损伤,研究发现在过盈配合界面上添加激光凹坑织构,可显著降低拆解损伤。

但由于添加织构的过盈配合界面拆解仍为干摩擦拆解状态,当过盈量过大时,织构化界面仍会形成较严重的拆解损伤。

为此,基于岩石渗流原理,文章采用渗流试验将润滑剂引入配合面,实现过盈配合面的润滑拆解,并通过拆解实验分析大过盈量拆解时配合面的损伤情况。

结果表明:过盈配合界面上加工出保留熔融层的凹坑织构,在一定渗流条件下可以将润滑油引入配合面中,形成边界润滑或混合润滑状态,且蜂窝织构的渗流效果较为突出;在大过盈量状态下,当接触压力为200 MPa时,有熔融层蜂窝织构干摩擦拆解相较于无织构拆解能够减小拆解损伤,但最大损伤深度仍有76.7μm;而有熔融层蜂窝织构渗流润滑拆解与有熔融层蜂窝织构干摩擦拆解相比,拆解损伤明显降低,可达到无损拆解。

【总页数】5页(P28-32)
【作者】周丹;郑祖建;吕松江;王鹏程
【作者单位】合肥工业大学机械工程学院;中车南京浦镇车辆有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TH117.22
【相关文献】
1.过盈配合拆解的界面损伤及其预测模型研究
2.面向低拆解损伤需求的过盈配合优化设计
3.基于原子沉积法的纳米Al2O3涂层微织构刀具刀-屑界面间摩擦系数研究
4.Sn-Al_(2)O_(3)固体润滑剂填充钨钢织构界面摩擦学性能
5.激光凹坑拆解减损织构对过盈配合服役承载性能的影响实验研究
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压缩机曲轴与电机转子配合过盈失效分析

压缩机曲轴与电机转子配合过盈失效分析

１ 产 生震 动的常规可能原因分析及排除
１ ． １ 产 生震 动 的常规 可 能原 因川
紧螺母，拆检结果锁紧螺母并无松动，活塞锁紧
螺 母 松 动 的 因素 可 以排 除 ，为 了排 除 活塞 在 气 缸
根 据活塞式空气压缩机 的工作原理判断 ，造 成机体产生震动常规性的可能原因如下 ： （ １ ）各部件连接不 良，地脚螺栓松动 ； （ ２ ）活塞 与 活塞杆 连接 的锁 紧 螺母 松动 ； （ ３ ）连杆与滑块小头轴 的连接铜套磨损 、滑 块与机身滑道的径向间隙大于技术标准 ；
安 全 运 行 ，对 故 障 现 象仔 细观 察 ，查 找相 应 的技
（ ７ ）配重块 紧固不够牢 固而且松动 ，造成 曲 轴配重不平衡。 １ ． ２ 产生震动的常规可能原因排除 （ １ ）检查 机体 的连接螺栓 、地脚螺栓并没有
松动。
术资料 ，深人分析故障产生的原因。
（ ２ ）检查一 、二级 的活塞与活塞杆连接 的锁
直接 由曲轴部位传出。于是把转子拆卸检查 ，发 现 曲轴 与 转子 连 接 的平 键 两个 工 作 面都 有 被 剪切
过 和挤 压 变形 的痕迹 ，再 检查 曲轴 和转 子 配 合位
ｒｅａｓ ｏｎ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ ：ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ； ｓ ｈ ａ ｋ ｅ； ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ； ｍａ ｉ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ
０引言
２ ０ ０ ２ 年为了满足生产需要 ，使用无 油干燥气 供 干 式 布 袋 除 尘 、仪 表 控 制 、烟气 脱 硫 的 要 求 ， 先后安装并且投运 了三台 Ｌ ８ — ６ ０ ／ ８ 一 Ｉ 型无油润滑空

5CⅡ250M×3型离心压缩机的三级转子振动分析

5CⅡ250M×3型离心压缩机的三级转子振动分析

便 会 产 生 。 由于 粉 尘 的不 均 匀 沉 积 ，造 成 转 子 结 垢 ，使之 不平 衡 ，表 现 为振动值 随着 运行 时 间的延
长而逐渐 增大 。由于气流 冲击造 成 转子上 结垢脱 落
或叶轮流 道 内有异物 脱落 撞击 在转 子上 ，破 坏转 子 原有 的动 平衡 ，表 现为振 动值会 突然 升 高，如 果异
部分会 随着 气流 进入 下一级压 缩 ，并与 空气 中的微 粒不 断凝 结 ，在 孔 内积 聚 ，造 成每 次 除垢 时，孔 内 都会 存有积 灰 ，经称量 ， 积灰 的重量 约１ ｇ 由以下 ６。
公式得 ：
机 的积 炭现象 要想 完全避 免是 不可 能的 ，因此 尽可
能减少 粉尘 的进入 ，减慢 积碳 的形成 就十分 必要 。
该 叶 轮 上 平 衡 孔 距 叶 轮 中 心 的 距 离 为
ｒ ０ ０ｍ ＝ ． ３ ，转速 为ｎ ２ ｏ ０ ／ ｉ ，叶轮 的角速 度 （ ＝ ９ ０ ｒｍ ｎ Ｉ ） 与 叶轮 转速 的关系 为：
２ ｕｎ
可在 日常运行 中注 意下 面 几 点： （ ）选用 质 量较 １
好 、精 度较 高 的入 口过滤 器 ，最好在 过滤器 外面加
力对 离心式 压缩机 转子振动 的影 响 ，并根 据使 用情 况提 出 了建议 ，以期 提 高压 缩机运行 的稳定性 。
关键词 ： Ｃ Ⅱ２ ０ ×３型 离心压 缩机 ； ５ ５Ｍ 三级 转子 ； 动 ； 振 积炭 ；离心 力 ；高速转子 ； 平衡 动
中图分 类号 ： Ｈ４ ２ Ｔ ５
文献标 识码 ： Ａ
根据式 （ ）和 式 （ ）计 算可 得 ，运 行 时附加 １ ２
在 三级 转 子上 的离 心力Ｆ 有４ ２ ． ６ ，粉尘 会 随 约 ４ ２ ３Ｎ

离心式压缩机振动分析及处理方法

离心式压缩机振动分析及处理方法

心距存在 ｌ 。这就使转子旋 转时形成周期性 的离 ２ Ｊ
心力 干扰 ， 在轴 承上 产生动载 荷 ， 机器产 生振 动 。 使
转子 质量 不 平 衡 的原 因有 ： 计 问题 、 料 缺 设 材 陷 、 工与装 配 误差 、 艺过程 等 问题 。转 子不平 衡 加 工
振动， 也要测相 位 ， 过 多方 面 的 信息 ， 能 正确 判 通 才
荷 的增 大而增 大 ， 置 低 的轴 承 振 幅 比位 置 高 的轴 位
承大 ， 因为低 位轴 承被 架空 ， 油膜稳 定性 下降 。
３ 平行 不对 中主要 起 径 向振 动 ， ） 角不 对 中主
就是 振动 问题 。 引起 振动 的因 素很 多 ， 重 要 的就 最 是 找 出各 种振 动 的特点 和 规律 … ， 出现 振 动 故 障 当
（ 甘肃华鹭铝业 有限公司 ， 甘肃 白银 ７ ０ ０ ） ３９ ０ 摘 要： 结合 离心式压缩机机组振动现象 ， 对转子的不平衡 、 转子 的不对 中、 油膜振荡 、 转子与气 间的磨擦 、 喘振等常
见故障及各种常见振动产生 的原 因和机理特征进行 了分析 ， 并在实 际生产 中对改 善压缩机振动 采取 了改进措施 ， 以 期提高压缩机运行的稳定性 。
组合不对中。其不对中的原因为 ： 设计过程中热膨 胀计算与实际有误差 ； 安装或检修对 中误差； 导向系
统 未锁 紧 。
２ １ 转 子不 对 中引起 的故 障及 特征 ．
有些 轻载 转子 ， 半速 涡动在 较低转 速就产 生 了 ， 从 而使转 子变 为不 稳定 ， 由于 油 膜 的 刚性 和 阻尼 但 作用 ， 抑制 了涡 动幅度 ， 使转 子仍 能平衡 工作 。但 随
关 键 词 ： 心 式 压 缩 机 ； 动 分 析 ； 进 措 施 离 振 改 中 图 分 类 号 ：Ｅ ７ ． Ｔ ９３１

2009年11月24日同济大学授予博士学位名单(307人)

2009年11月24日同济大学授予博士学位名单(307人)
2009 年 11 月 24 日同济大学授予ห้องสมุดไป่ตู้士学位名单（307 人）
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 学号 0610102007 0610102008 0610102009 0610102010 0510102005 0610102003 0610102012 0510106005 0610106001 0410106003 0510106002 0610104007 0510104012 0610104009 0610104011 0610104012 0610104013 0410190011 0610190008 0610190014 0610101009 0610101001 0610101006 姓名 杨新兵 吴强 董琳 林启忠 董跃武 赵寿为 谷玉盈 柯微娜 古林强 张国星 李勇攀 王晓静 彭程 袁品仕 雷芳 李颖 刘金亮 孙玉花 叶黎明 杨光亮 镇斌 韩同伟 武秀根 学科专业 基础数学 应用数学 应用数学 应用数学 应用数学 应用数学 应用数学 声学 声学 声学 声学 无机化学 无机化学 无机化学 无机化学 无机化学 无机化学 海洋地质 海洋地质 固体地球物理学 一般力学与力学基础 固体力学 固体力学 导师 方小春 边保军 李雨生 李雨生 孙继涛 孙继涛 孙继涛 钱梦禄 盛胜我 王寅观 王寅观 胡中华 施宪法 吴庆生 闫冰 闫冰 闫冰 纪友亮 翦知湣 朱元清 徐鉴 贺鹏飞 贺鹏飞 论文题目 交叉积 C*-代数与迹秩 带交易费路径依赖期权的定价问题和数值计 算 图的 Ramsey 数的几个问题 二部图的几个 Ramsey 函数 随机脉冲系统理论及其在控制论中的应用 基于几何方法的混杂系统的分析与控制 复杂网络理论及其应用的研究 空气声换能器无损检测复合板材缺陷的实验 和三维数值模拟 扩散吸声体的理论分析与优化设计 连铸坯清洁度超声检测系统的建立与应用研 究 利用 Lamb 波,表面波,反射纵波和临界折射 纵波进行应力检测的理论研究与实验研究 TiO2 微球与负载型 TiO2/活性炭的制备、表 征和光催化性能研究 基于杯芳烃超分子功能的新型质子交换膜的 研究 二茂铁衍生物的纳米化及其微/纳碳化研究 稀土钨/钼酸盐发光材料的形貌控制合成及 发光性质研究 分子功能化稀土有机无机杂化介孔材料的组 装与性能研究 稀土有机-无机杂化发光材料的设计、 构筑和 组装 孔南地区断陷盆地早期层序地层特征及储层 预测研究 西太平洋暖池区晚第四纪温跃层变化及其古 海洋学意义 主动地震台的设计与研究 时滞耦合神经元的动力学行为及同步 石墨烯力学性能的分子动力学研究 基于限制失稳理论的艇用核反应堆 CRDM 系 统可靠性分析和试验研究 授予学位 门类 理学 理学 理学 理学 理学 理学 理学 理学 理学 理学 理学 理学 理学 理学 理学 理学 理学 理学 理学 理学 工学 工学 工学

离心压缩机主轴的淬火应力数值模拟

离心压缩机主轴的淬火应力数值模拟

离心压缩机主轴的淬火应力数值模拟翁吉铭;邵帅;张思宇;胡冰;张江楠;刘业超【摘要】Finite element method is used to simulate quenching process of 1Cr17Ni2 shaft in a centrifugal compressor. Quenching cooling curve, martensitic structure changing curve, change of axial stress and residual stress distribution during quenching of shaft have been obtained. The results obtained by the stress analysis during quenching show that the main cause of shaft crack is the stress concentration at the corner of the shaft step , which has reached the ultimate strength of 1Cr17Ni2.%运用有限元法对某离心压缩机1Cr17Ni2主轴淬火过程进行了数值模拟，得到主轴淬火冷却曲线、马氏体组织变化曲线、轴向应力在淬火过程中的变化以及主轴淬火残余应力分布。

经过分析淬火过程的应力变化，得出导致主轴开裂的主要原因是主轴台阶处应力集中，已达到1Cr17Ni2的强度极限。

【期刊名称】《风机技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】6页(P59-64)【关键词】离心压缩机;有限元模拟;淬火;裂纹;应力【作者】翁吉铭;邵帅;张思宇;胡冰;张江楠;刘业超【作者单位】沈阳鼓风机集团股份有限公司辽宁沈阳 110869;沈阳鼓风机集团股份有限公司辽宁沈阳 110869;沈阳鼓风机集团股份有限公司辽宁沈阳 110869;沈阳鼓风机集团股份有限公司辽宁沈阳 110869;沈阳鼓风机集团股份有限公司辽宁沈阳 110869;沈阳鼓风机集团股份有限公司辽宁沈阳 110869【正文语种】中文【中图分类】TH452;TK05主轴是离心压缩机中的关键性部件，作为传递力的构件，通常它承受弯曲载荷、扭转载荷或弯扭复合载荷，在一些机构中轴也承受拉压载荷[1]，所以对力学性能要求很高，而热处理是保证其各项力学性能的重要工艺过程。

离心载荷对轴类部件过盈配合的影响研究

离心载荷对轴类部件过盈配合的影响研究

第 54 卷第 7 期2023 年 7 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.7Jul. 2023离心载荷对轴类部件过盈配合的影响研究舒易亮1，刘志明1，杨广雪1，高敬宇1，刁晓明2(1. 北京交通大学 机械与电子控制工程学院，北京，100044；2. 中国铁道科学研究院集团有限公司 机车车辆研究所，北京，100081)摘要：基于平面应力假设，考虑初始过盈量的影响，将轴类过盈配合部件简化成含初始过盈量的旋转圆盘，推导轴类过盈配合部件在离心力载荷下的过盈量减小量的公式。

以高速列车实物轮轴为研究对象，采用理论数值方法及有限元软件仿真分析，得到轮轴等效模型在不同旋转角速度下的接触压应力及过盈量的变化特征。

研究结果表明：基于MATLAB 数值模拟和ANSYS 有限元仿真得到的接触压力及径向位移随旋转角速度变化的数值变化规律基本一致，验证了含初始过盈量的轴类部件过盈量减小量公式推导的准确性。

过盈配合轮轴结构间的过盈量和接触压应力随旋转角速度不断增大而呈现非线性减小的特征，轮轴间的配合状态逐渐由过盈状态转变为间隙配合状态，旋转角速度临界值约为960 rad/s 。

由于有限元仿真软件通过施加径向位移差的方式施加过盈量，在接触状态由过盈状态转变为间隙状态之前，轮轴接触主从面一直处于零间隙状态。

关键词：离心载荷；过盈配合；旋转角速度；接触压应力中图分类号：U279.4 文献标志码：A 开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2023）07-2941-11Research on influence of centrifugal load on interference fit ofshaft componentsSHU Yiliang 1, LIU Zhiming 1, YANG Guangxue 1, GAO Jingyu 1, DIAO Xiaoming 2(1. School of Mechanical and Electronic Control Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China;2. Locomotive ＆ Car Research Institute, China Academy of Railway Sciences Corporation Limited,Beijing 100081, China)Abstract: Based on the assumption of plane stress and considering the influence of the initial interference, the shaft interference fit components were simplified to a rotating disc with the initial interference, and the reduction of the interference fit of the shaft interference fit components under centrifugal force load was deduced as a quantity formula. Taking the real wheel and axle of the high-speed train as the research object, thetheoretical收稿日期： 2022 −09 −17； 修回日期： 2022 −11 −28基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(12072020)；铁科院集团公司院基金资助项目(2020YJ072) (Project(12072020) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(2020YJ072) supported by the Fund of the China Academy of Railway Science)通信作者：杨广雪，博士，教授，从事结构疲劳可靠性研究；E-mail ：***************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.036引用格式： 舒易亮, 刘志明, 杨广雪, 等. 离心载荷对轴类部件过盈配合的影响研究[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(7): 2941−2951.Citation: SHU Yiliang, LIU Zhiming, YANG Guangxue, et al. Research on influence of centrifugal load on interference fit of shaft components[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(7): 2941−2951.第 54 卷中南大学学报(自然科学版)numerical method and finite element software simulation analysis were used to obtain the variation characteristicsof the contact compressive stress and the interference amount of the wheel-axle equivalent model under different rotational angular speeds. The results show that numerical rule of change based on MATLAB numerical simulation and ANSYS finite element simulation to obtain the contact pressure and radial displacement with the change of rotational angular velocity is essentially the same, which verifies the accuracy of the formula for the reduction of the interference amount of the axle components with the initial interference amount. The interference fit between the wheel-axle structure and the contact compressive stress decreases nonlinearly with the increase of the rotational angular velocity, and the fit state between the wheel-axles is gradually changed from the interference state to the clearance state, and the critical value of rotational angular velocity is about 960 rad/s. As the finite element simulation software imposes the interference by applying the radial displacement difference, the contact master and slave surfaces of the wheel-axle structure are always in the zero-clearance state before the contact state changes from the interference state to the clearance state.Key words: centrifugal load; interference fit; rotational angular speeds; contact compressive stress过盈量是保证轴类过盈配合结构传递扭矩和载荷的重要参数，在工程结构件正常工作时，过盈量将直接影响结构的过盈配合性能。

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d，l— — — — — 叶 轮 的 公 称 直 径 和 配 合 长 度 ；
f— — — 配 合 面 间 的 摩 擦 因 数 ，f=0.15。
由式（3）可得，最小半径过盈量与最小压强的关系为：
2 2 Δrmin=
E （Ris-ξis）（1-μ2）
1 2
-
（Ris-ξis）2 2ζ2
pmin
为了保证连接件在实际工作条件下的结合强度，
以叶轮不发生塑性变化为边界条件确定叶轮的最
大过盈量，叶轮与轴接触面上的点 A 是危险点，其
应 力 图 如 图 3 所 示 。 经 计 算 ， 其 3 个 主 应 力 为 ：σ1=
p
ζ2+D2 ζ2-D2
，σ2=0，σ3=-p。
p
径向应力 A
ζ
D
p
ζ2+D2 ζ2-D2
周向应力
p′ 2p（ D ）2 ζ
图 4 叶轮网格图
图 5 为 Δd 取 0.5，0.6，0.7，0.8 mm 时 应 力 分 布 情 况， 其中的实线为静态时不同过盈量下叶轮内表面最
大 s’Mises 等效应力沿轴向分布情况， 虚线表示接触
应力沿轴向分布情况，从图 中可以看出 ，最大 s’Mises
等效应力和接触应力均在叶轮基准点处（叶轮背面）最
0.7 mm 0.8 mm
800
应力 σ/MPa
600
400
200
00
20
40
60
80
接触点轴向坐标 x/mm
图 5 静态时接触应力沿轴向变化曲线
图 6 表示叶轮内表面不同的轴向位置上应力与过
盈量的关系。 图中实线表示叶轮内表面同一位置最大
s’Mises 等效应力随过盈量变化情况，虚线表示接触应
力的变化情况。从图中曲线可以看出，最大等效应力与
1．1 接触应力随叶轮外径的变化
如图 2 所示， 叶轮和转轴装配后需要维持一定的
过盈量， 因此在装配前需维持半径过盈值 Δr=Ris-Rid＞
某值，其直径过盈量 Δd=2Δr，几何关系为：
Rid +ξid =Ris+ξis
（1）
Δr=Ris -Rid =ξid -ξis =ξid + ξis
（2）
1 叶轮过盈量理论分析
0.6
0.7
0.8
过盈量 Δr/mm
图 6 叶轮轴向接触点应力随过盈量变化曲线
2．2 动态计算
图 7 表示叶轮内表面接触点轴向接触应力随转速
的变化情况，图中表示转速为 ω=700，800，900 rad/s 时
的应力状态。 因为当直径过盈量 Δd=0.8 mm 时，其最
大等效应力大于叶轮材料的屈服极限， 因此这里只针
ζ 取最小，同时还需考虑接触面的粗糙程度、温度等因
素对连接件结合强度的影响， 即对理论半径过盈量
Δrmin 进行修正：
Δr′min =Δrmin +δy +δt +δe +δm
（13）
式 中 ：δy ，δt ，δe ，δm — ——考 虑 表 面 微 观 峰 尖 被 压 平 、温 度 差 、离 心
力、重复压装时对过盈量的补偿值。
接触应力均随过盈量的增大呈线性增大，从数值上看，
在叶轮底部的应力最大，其他位置的应力显著减小，主
要是因为叶轮外径在 0~21 mm 处变化率最大，这也与
理论分析结果相一致。
1 200 1 000
0 mm； 21 mm； 42 mm
63 mm 84 mm
800
应力 σ/MPa
600
400
200
0
0.5
图 3 叶轮应力图
由于叶轮为塑性材料，设 σs 为叶轮材料的屈服强 度极限，按第四强度理论有：
姨1 2
［（σ1－σ2）2＋（σ2－σ3）2＋（σ3－σ1）2］
≤σs
（14）
代入危险点主应力后有：
pmax ≤ ζ2－Di2d σs 姨3ζ4＋Di4d
（15）
代 入 式 （1）可 得 半 径 过 盈 量 的 最 大 值 为 ：
第 31 卷第 4 期 2014 年 4 月
机械设计 JOURNA机L O械F MA设CHIN计E DESIGN
Vol.31 No.4 第 A31pr卷. 第2401期4
离心式压缩机转子过盈配合的弹塑性接触分析 *
吴君良，臧含书，孙清超，党会鸿
（大连理工大学 机械工程学院，辽宁 大连 116024）
大，并且随着轴向位置的增大，应力呈减小的趋势，这
是因为叶轮背面处的外径比较大，对内径处的压力大，
随着轴向位置的增大，外径 ζ 呈一定规律减小，导致应
力减小。 这与理论式（3）～式（6）分析的结果相一致。 在
叶轮轴向末端，最大等效应力变大，这主要是因为边缘
应力集中的原因。
1 200
1 000
0.5 mm； 0.6 mm；
高速旋转的叶轮因离心力引起径向位移， 其在极
坐标系的平衡微分方程可简化为：
dσr dRid
+
σr-σθ Rid
+ρω2Rid
=0
（8）
式 中 ：ρ— — — 叶 轮 密 度 ；
ω— — — 旋 转 角 速 度 。
由式（3）~式（8）可以得出：
d2ξie dRid
+
1 · dξid Rid dRid
-
ζ Rid
Δr Ris
ξis ξid
题，两盘分别受内压和外压作用，在 Hertz 接触理论假 设下可以求出接触挤压应力的近似解。
叶轮与转轴过盈装配后，盘孔受外压，其压强为 Pri， 转轴受内压，其压强为 Pra，此时 Pra=Pri，如图 1 所示。
图1
Pri
轮盘 叶轮和转轴装配压力示意图
Pra 转轴
p
（4）
叶轮的径向应力和轴向应力为：
σr =-Ri2s p
ζ2 r2
-1
ζ2-Ri2s
（5）
σθ =Ri2s p
ζ2 r2
+1
ζ2-Ri2s
（6）
式 中 ：E— — — 叶 轮 的 弹 性 模 量 ；
Δr— — — 过 盈 量 ；
Ris — ——内径； μ— — — 泊 松 比 ；
Rid — ——径向半径； r— — — 叶 轮 任 意 位 置 的 半 径 。
参数
参数值
参数
参数值
进 口 压 力 /Pa
100 027．83
出 口 压 力 /Pa
174 558．38
叶轮直径 D1 /mm
638
转 速 / （r/min ）
8 877
叶轮进口直径 D0 /mm 332
叶片数 Z
22
叶轮公称直径 d /mm 163．4 叶片出口宽度 b2 /mm 22．5
叶轮网格模型采用 8 节点 C3D4 单元类型（4 节点 线性四面体单元）网格进 行划分，共划 分 73 916 个单 元 ，由 于 轴 比 较 规 则 ，选 用 C3D8R 进 行 划 分 ，共 划 分 7 005 个单元，如图 4 所示。
ξid R2
id
=
-ρ（1-μ2）ωRid E
（9）
解此 2 阶微分方程可以得到应力随叶轮的高速旋
转的变化：
ξid
=
（1-μ2）ω2Ri3d 8E
+C1
Rid
+
C2 Rid
σr =
EC1 1-μ
-
EC2 （1+μ）Ri2d
-
ρ（3+μ）ω2Ri2d 8
2 2 式中：C1 =（1-μ）Ri2d
1 E（ζ2-Ri2d）
以某一型号离心式压缩机闭式叶轮为例，进行静态 分析。 叶轮材料为 FV520B，弹性模量 E=2.1×1011 Pa，泊 松 比 μ=0.3， 密度 ρ=7 860 kg/m3， 屈 服 极 限 σs =1 029 MPa，强度极限为 Rm=1 078 MPa。叶轮的主要参数如表 1 所示。
表 1 叶轮几何参数
关键词：压缩机转子；过盈配合；叶轮外径；转子转速；接触应力减小效应 中图分类号：TH452；TH123 文献标识码：A 文章编号：1001-2354（2014）04-0050-05 DOI:10.13841/ki.jxsj.2014.04.011
现代离心式压缩机中采用过盈配合叶轮， 转子依 靠摩擦力来传递转矩 。 ［1－3］ 过盈量的大小将直接影响转 子叶片根部应力的大小，过盈量越小，内孔处的应力越 小，但是，在转子高速旋转的作用下，离心力会使转子 与轴发生松动，产生较大的振动。 过盈量越大，叶轮内 孔装配应力也相应变大， 装配后可能使叶轮内孔产生 塑性变形或开裂 ， ［4－6］ 这都将对转子运行的安全性产生 影响。
2014 年 4 月
吴君良，等：离心式压缩机转子过盈配合的弹塑性接触分析
51
化，因此，叶轮与轴的压强也在沿轴向方向上呈一定的
规律变化，即 p 随叶轮轴上的相对位置而变化：
p=
EΔr（ζ2－Ri2s） 2Ris ζ2
（3）叶轮由于过盈配合而产生径向移，其位移量为：ξid
=
（1-μ）（Ri2d+ζ2）Rid E（ζ2－Ri2d）
2 2 Δrmin=
E （Ris-ξis）（1-υ2）
1 2
-
（Ris-ξis）2 2ζ2
pmax
（16）
由此可得，压缩机叶轮的半径过盈量范围为：
Δrmin ≤Δr≤Δrmax
（17）
52
机械设计
第 31 卷第 4 期
2 基于 ABAQUS 的仿真分析
压缩机叶轮直接压装在转轴上，通过一定的过盈 量传递转矩。 过盈量越大，对于转矩的传递作用越强， 但是，过大的过盈量会导致转子开裂。 因此，对叶轮进 行静态分析，可以确定过盈量的最大值。 叶轮在正常 转速下工作时，由于离心力的作用，会使轴和叶轮产 生不同的径向位移，导致过盈量变小，传递转矩变小， 通过对叶轮的动态分析可以确定过盈量的最小值。 文 中 针 对 4 种 过 盈 配 合 （ 过 盈 量 Δd =0.5，0.6，0.7，0.8 mm） 及 4 种 转 速 （ω=0，700，800，900 rad/s） 分 别 进 行 了计算。 2．1 静态计算