本文關鍵詞：壓縮機主軸殘余應力及高溫摩擦系數(shù)研究

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【摘要】：大型壓縮機廣泛應用于石油化工、冶金、空氣分離、制藥以及國防科研等各個領域,是國家基礎工業(yè)的關鍵裝備之一,但壓縮機轉子在熱裝配后的產(chǎn)生主軸彎曲易導致在壓縮機運行過程中出現(xiàn)較大的振動,直接影響到壓縮機穩(wěn)定運行、使用壽命等,嚴重時甚至直接導致產(chǎn)品報廢。主軸殘余應力和表面摩擦系數(shù)對主軸裝配后的彎曲變形有重要影響,但相關的研究報道相對匱乏,本文針對這兩個問題開展了的數(shù)值模擬和實驗研究。在殘余應力測試方面,考慮到壓縮機主軸為柱狀體,其表面為曲面,而現(xiàn)有殘余應力測試方法或標準主要針對表面為平面的試件,因此論文通過實驗和有限元模擬相結合的方法對盲孔法在柱狀體的適用范圍和應變釋放系數(shù)A、B進行了研究。首先以去應力退火后的40NiCrMo7’(主軸材料)平板試件為對象,通過實驗標定得到A=-0.28222με/MPa； B=-0.61412με/MPa。然后通過有限元軟件ABAQUS對這兩個系數(shù)值進行了數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)若不考慮材料的應變硬化現(xiàn)象,與實驗結果有較大誤差,當考慮應變硬化現(xiàn)象后,得到結果與實驗值吻合較好,相對誤差在3%以內,驗證了有限元模擬的可行性。在此基礎上利用ABAQUS計算了圓柱型試樣的A、B值,發(fā)現(xiàn)隨著圓柱體半徑的增大,其與平板試樣A、B值的相對誤差會減小。具體為當圓柱體的半徑大于15.00mmm時,其相對誤差在3.9%左右,因此認為半徑大于15.00mm以上的圓柱體可采用平板試樣標定得到的值進行盲孔法殘余應力測量。最后論文以某實際壓縮機的主軸為對象,測量得到了其A、B值為-0.2858με/MPa和-0.60588με/MPa,而其殘余應力值約為74～118MPa。論文隨后以主軸材料40NiCrMo7(?)口葉輪常用材料FV520B的摩擦性能為研究目標,首先設計并加工制造了一套高溫摩擦系數(shù)測試裝置,利用該裝置測試了溫度和表面粗糙度對這兩種材料的摩擦系數(shù)影響。研究表明,隨著溫度的增加,摩擦系數(shù)呈非線性增加趨勢。在溫度達到熱裝配時的初始溫度時(約300℃),主軸材料的粗糙度較小時,摩擦系數(shù)值隨著葉輪材料粗糙度的增加而增加,但當主軸材料的粗糙度較大時,摩擦系數(shù)值隨著葉輪材料粗糙度的增加而降低。在300℃時,其摩擦系數(shù)值偏大,在0.5-0.7之間。上述研究結果在一定程度上填補了相關實驗數(shù)據(jù)的空白,可為企業(yè)解決熱裝配過程中主軸彎曲問題提供重要參數(shù),同時也可為其它諸如過盈量設計、運行時壓縮機振動問題的解決提供了實驗數(shù)據(jù)支持。
【關鍵詞】：殘余應力 盲孔法 高溫摩擦系數(shù) 壓縮機主軸
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH45
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 殘余應力測試概述11-16
• 1.2.1 殘余應力測試方法11-12
• 1.2.2 主軸殘余應力測試12-13
• 1.2.3 盲孔法國內外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 摩擦系數(shù)相關研究16-17
• 1.4 本文主要研究內容17-18
• 2 平板應變釋放系數(shù)標定18-35
• 2.1 盲孔法測試殘余應力原理18-23
• 2.2 平板應變釋放系數(shù)實驗標定23-32
• 2.2.1 應變釋放系數(shù)標定理論23-24
• 2.2.2 實驗設備24-26
• 2.2.3 實驗步驟26-30
• 2.2.4 標定實驗結果30-32
• 2.3 平板有限元法應變釋放系數(shù)標定32-33
• 2.3.1 有限元計算模型及網(wǎng)格劃分32-33
• 2.3.2 加工硬化修正33
• 2.4 本章小結33-35
• 3 主軸殘余應力測試35-42
• 3.1 圓柱應變釋放系數(shù)有限元計算35-37
• 3.2 曲面塊應變釋放系數(shù)標定37-39
• 3.2.1 曲面塊應變釋放系數(shù)有限元計算37-38
• 3.2.2 曲面塊應變釋放系數(shù)標定38-39
• 3.3 壓縮機主軸殘余應力測試39-40
• 3.4 本章小結40-42
• 4 高溫摩擦系數(shù)實驗42-55
• 4.1 摩擦定義及分類42
• 4.2 實驗相關原理42-44
• 4.2.1 摩擦學原理42-43
• 4.2.2 摩擦系數(shù)的影響因素43-44
• 4.3 高溫摩擦系數(shù)實驗方案44-48
• 4.3.1 摩擦實驗方案44-46
• 4.3.2 傳感器與靜態(tài)應變儀標定46-47
• 4.3.3 粗糙度測試47-48
• 4.4 高溫摩擦實驗測試過程48-50
• 4.5 高溫摩擦實驗結果及討論50-53
• 4.6 本章小結53-55
• 結論55-56
• 參考文獻56-61
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況61-62
• 致謝62-63

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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本文編號：532238