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1、风机技术1997年第1期离心通风机叶轮强度的二次计算法及其应用杨朝刚(成都电力机械厂)摘要通过对带进口圈前盘和锯齿中盘的机翼型叶片双吸离心式引风机的强度计算,分析和讨论了二次计算法在实际应用中几种计算模型的适用性和局限性,提出了一套有实际应用价值的计算方法。该方法对具有其它结构特点的离心通风机叶轮的强度计算亦具有一定的参考意义。叙词离心式通风机强度计算2一、概况T=(Dnö1000)轮盘强度的二次计算法虽然计算结果不式中n为轮盘工作转速;Rr、Rt为直径D很精确,但由于其计算过程简单且计算量较处的径向、切向应力值;Rr1、Rt
2、1为直径D1处的小,所以迄今为止仍为一种比较有价值的方径向、切向应力值;ar、at、ac和Br、Bt、Bc为计法。在离心压缩机和汽轮机轮盘强度设计中,算系数,其计算方法如下〔1〕:同有限单元法一样,二次计算法得到了广泛当该段为等厚段时:的应用,并成为该类旋转机械强度计算的经12ar=Bt=(1+m)典方法之一;而离心通风机尤其是带进口圈2前盘和锯齿中盘的机翼型双吸离心通风机,1(1-m2)(2)Br=at=2虽然与离心压缩机和汽轮机同属透平机械范24ac=2.69(2.6m+0.7m-3.3)畴,但因结构特点不同,所以在套用轮
3、盘强度24Bc=2.69(2.6m+0.7m-1.9)二次计算法的过程中,会产生计算结果与实式中m=D1öD为该段直径比。际运行明显不符的情况;此外,如何处理叶片当该段为锥形段时,计算系数的确定又离心力及锯齿的影响,目前尚未见到有关文有两种方法。其一为计算法,因为计算公式较献。因此,本文针对上述问题通过一个强度设〔3〕多,本文不再赘述,详见文献;其二为查表计的实例,分析和讨论轮盘强度二次计算法〔2〕法。首先引入锥顶直径d来反映内外径尺在实际应用中的适用性和局限性,并得出了寸关系,即具有实际应用价值的强度计算方法。y1d=D1+
4、(D-D1)(3)二、二次计算法的基本思想和方法y1-y2任何旋转轮盘不论其形状怎样复杂,均式中,y1、y2为该段内外径处的轴向宽度;而可将其模化为若干个几何形状简单的计算内外径相对尺寸关系为t1=D1öd段;每一段或为等厚段或为锥形段,且在每段(4)t2=D2öd之中均存在以下计算公式:再由t1和t2来查取各应力计算系数值,Rr=arRr1+atRt1+acT同时将式(1)中的T改为Rt=BrRr1+BtRt1+BcT(1)T2(5)d=(dnö1000)1996年10月28日收到成都市610041—6—离心通风机叶轮强度的
5、二次计算及其应用在得到各个应力计算系数值后,即可开始二又是锯齿形轮盘时,叶片的离心力将增大轮次计算法的实际计算。盘的应力,而锯齿间被割掉的部分将减小轮第一次计算:适当选取轮盘最小半径处盘的应力。因叶片、锯齿是分散的,如何处理的径向应力Rr1,任选轮盘最小半径处的切向其对轮盘的影响,有不同的几种计算模型应力Rt1,在工作转速n下,由式(1)迭代求解1.第一种计算模型ÉÉ在文献〔2〕、〔3〕中,设想把叶片均匀分布在各段面上的应力Rri、Rti;同时将轮盘最大半径处的应力记为RÉÉ所在轮盘部分的圆周上,作为一种附加厚度ra和Rta。
6、来考虑,即使轮盘产生离心力的厚度增加,而第二次计算:由于在第一次计算中已考承受离心力的厚度不变,相当于增加材料密虑了Rr1和轮盘离心力引起的应力,且第二次度,因而增加了离心力和由离心力产生的应计算的目的是求内孔切向应力和外表面径向力,附加厚度计算公式如下应力的直接关系,因此可令Rr1=0,再任选fzRt1,在n=0时由式(1)迭代求解各段面上的y′=K(10)PDsinBÊÊ应力Rri、Rti,同时将轮盘外表面的应力记为式中f——直径D处叶片截面积,其对板ÊÊRra、Rta。式或机翼型叶片均适用应力修正值:应力修正系数为z——
7、叶片数,对双吸通风机,取单侧ÉRra-Rra(6)叶片数K=ÊRraB——直径D处的叶片安装角式中Rra为轮盘外表面径向应力真实值,K——分配系数,对前盘K=0.3;对对一般离心通风机而言,Rra=0,则各段面上后盘K=0.7;对双吸风机中盘的应力经过修正后,如下式所示:K=1.4ÉÊRri=Rri+KRriy′——直径D处叶片形成的附加厚(7)ÉÊRti=Rti+KRti度,其随半径变化而变化〔1〕〔2〕三、段面间有截面突变的处理对等厚段,式(1)中的ac、BC作如下修如图1所示,径向应力之间的关系为正:yilhR′ri=R
8、ri(8)ac=aca+asy′iD(11)vhBc=Bca+BsDD2S2-D1S1式中a=1+D2-D1S1-S2h=-D2D1D2-D1S1=y′1öy1S2=y′2öy2图1as、Bs可由m=D1öD查取而切向应力之间的关系为:对锥形段,式(1)中的ac、Bc改为a′
