大型离心压缩机主轴热装弯曲机理研究

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1、硕士学位论文大型离心压缩机主轴热装弯曲机理研究ResearchontheMainShaftBendingMechanicsinShrink-fitofaLargeScaleCentrifugalCompressor学21003018大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究·工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献

2、均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：趣啦丝磁拉主麴垫缝亟拯望缉玄作者签名：j难扭—一日期：上韭年丘月乒日大连理工大学硕士学位论文摘要大型离心式压缩机是一种重要的能量转换装置，具有排气量大、效率高以及正常工况下运行平稳等优点，广泛应用于石油、化工、冶金、动力、制冷等国民经济的各个行业。然而，近三十年来，国内某大型离心压缩机生产企业经常遇到压缩机主轴与叶轮热装过程中发生弯曲的事故。主轴一旦发生弯曲，轻者需要返工修复，重者完全报废，成为严重影响企业产品质量和经济效益的难题。近年来随着压缩机尺寸的不断扩大，上述问题日趋严重。目前国

3、内外有关离心式压缩机的研究工作大多集中在压缩结构强度、叶片形状优化、流道设计、喘振分析以及可靠性设计等方面，很少涉及压缩机转子装配过程中的相关工艺力学问题。因此，本文以大规模有限元数值分析为主，结合现场调研和相关实验分析，研究了大型离心式压缩机主轴与叶轮在热装过程中发生弯曲变形的主要因素及其规律，相关结论为改进主轴与叶轮装配工艺提供了指导。本文首先基于企业提供的实体模型，建立了相应的有限元计算模型，根据现场调研结果，模型考虑了装配体自重、轮盘与台面放置方式等细节，从而最大可能地模拟真实装配状态。利用该模型，本文模拟了热装配过程中降温不均匀、摩擦系数变化、过盈量以及轴向接触长度等参

4、数对主轴弯曲变形的影响，然后通过实验考察了表面粗糙度及法向压力对叶轮与主轴材料摩擦系数的影响。研究表明：(1)热装配过程中的降温不均匀是导致主轴弯曲的主要因素，改善温度环境将有利于减小主轴弯曲程度或防止主轴弯曲现象的发生，但降温不均导致的主轴弯曲变形随降温时间的增加呈现先增加后减小的趋势，最终残余弯曲变形(装配体完全降至室温时的弯曲变形)的大小不仅与降温不均匀程度有关，而且与摩擦系数和配合过盈量等参数有关；(2)摩擦系数与过盈量对主轴最终残余变形影响复杂，当过盈量较小时，主轴残余弯曲变形随过盈量和摩擦系数的增加而增加，当过盈量大到一定程度以后，主轴残余弯曲变形反而随过盈量的增加而

5、显著减小，对摩擦系数的变化不敏感；(3)其它条件不变的情况下，轴向接触长度的减小有利于减小主轴残余弯曲变形，但局部接触压力有增大趋势；(4)叶轮材料(W520B)与主轴材料(40NiCrM07)的摩擦系数在0．12～0．26之间，整体上随叶轮材料表面粗糙度的减小而减小，随主轴材料表面粗糙度的减小而增加，但与法向压力基本无关。最后基于上述结果，为企业设计了简易围挡来改进主轴与叶轮装配工艺过程的具体方案。关键词：压缩机；热装；主轴弯曲；摩擦大型离心压缩机主轴热装弯曲机理研究ResearchontheMainShaftBendingMechanicsinShrink-fitofaLar

6、geScaleCentrifugalCompressorAbstractThelargescalecentrifugalcompressorisakindofenergyconversiondevice．BecauseThelargescalecentrifugalcompressorhasalotofadvantagesincludingoflargeairdisplacement，highefficiency，wellrunningstability，andSOon,ithasbeenwidelyappliedinthepetroleumindustry，chemicalin

7、dustry，metallurgicalindustry，powerindustry，refrigerationindustry，etc，However，duringthethermalassemblyofthecompressor’Smainshaftandimpellor，themainshaftoftenbends．Especially,thelargerthemainshaftiS，thebiggerthebendingdeformation．Oncethebending