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離心壓縮機(jī)具有高效、可靠、結(jié)構(gòu)緊湊及轉(zhuǎn)速高等優(yōu)點(diǎn)，在能源動(dòng)力及軍事工業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用。長(zhǎng)期以來(lái)，人們主要是通過(guò)改進(jìn)并優(yōu)化離心壓縮機(jī)的主要元件—葉輪來(lái)提高壓縮機(jī)的性能，而忽略了對(duì)靜止元件，如機(jī)殼的計(jì)算和研究。然而，隨著研究的深入，葉輪可挖掘的潛力空間越來(lái)越小，因此，人們也逐漸把目光投向機(jī)殼等靜止元件的CAE分析研究，以期挖掘其可能存在的節(jié)能潛力，希望藉此提高機(jī)組的整體運(yùn)行效率。
根據(jù)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，使用焊接機(jī)殼的計(jì)算公式，運(yùn)用ANSYS軟件，建立焊接機(jī)殼的力學(xué)模型，對(duì)焊接機(jī)殼的力學(xué)性能進(jìn)行研究和分析。在此基礎(chǔ)上判斷機(jī)殼的力學(xué)性能較差的部分，并對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)，從而提高焊接機(jī)殼的力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)機(jī)殼的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的焊接機(jī)殼都是用鍛件和板材焊接而成的。同以前的鑄造機(jī)殼相比，不僅可以節(jié)約鑄模的費(fèi)用，同時(shí)也縮短了制造周期。
鍛造或鑄造的進(jìn)出風(fēng)口焊接在機(jī)殼上，適用于較大的進(jìn)出風(fēng)口。用螺紋雙頭螺栓將法蘭固定在機(jī)殼上，適用于高壓壓縮機(jī)和較小的進(jìn)出風(fēng)口。風(fēng)口法蘭連接方法，采用RF，RJ方式連接(見圖所示)。根據(jù)壓力選擇，額定壓力大于176kg/cm的法蘭采用RJ連接。
進(jìn)出風(fēng)口的最大允許速度與壓縮機(jī)進(jìn)出風(fēng)口的速度要求一樣。首先計(jì)算壓縮機(jī)進(jìn)、出風(fēng)口氣流速度，以確定壓縮機(jī)進(jìn)出風(fēng)口的尺寸。以額定工況的容積流量和進(jìn)、出口法蘭截面的實(shí)際直徑進(jìn)行計(jì)算。
進(jìn)出風(fēng)口厚度計(jì)算采用薄壁容器縱截面上的正應(yīng)力公式，同時(shí)考慮焊接和腐蝕對(duì)應(yīng)力的影響，對(duì)于焊接機(jī)殼的壁厚計(jì)算，采用薄壁容器縱截面上的正應(yīng)力公式，同時(shí)考慮接和腐蝕對(duì)應(yīng)力的影響。
法蘭計(jì)算一般規(guī)則是如圖所示，由于螺栓，靠近軸承的法蘭區(qū)域除外，尺寸“A”必須滿足螺栓惚孔尺寸和基準(zhǔn)銷孔位置。機(jī)殼上半法蘭的厚度必須滿足使雙頭螺栓靠近機(jī)殼內(nèi)表面，而下半機(jī)殼的法蘭應(yīng)比上半法蘭薄，使雙頭螺栓緊固時(shí)有一定的彈性。
計(jì)算方法可用于選定雙頭螺栓在機(jī)殼邊上的位置，由于間隔的原因，布置在機(jī)殼端部的雙頭螺栓的尺寸可以縮小。由于焊接機(jī)殼采用板材，這些板材的許用應(yīng)力與厚度有關(guān)，計(jì)算時(shí)請(qǐng)參照材料手冊(cè)中的規(guī)定，具體應(yīng)力值如表所示。
根據(jù)圖紙，我們用SOLIDWORKS軟件對(duì)機(jī)殼進(jìn)行實(shí)體造型并將其導(dǎo)入到ANSYS Workbench進(jìn)行有限元建模。考慮到機(jī)殼結(jié)構(gòu)關(guān)于中軸縱剖面大致上是左右對(duì)稱的，建模時(shí)只保留了一半的實(shí)體。有限元模型包括上、下機(jī)殼及法蘭，軸承座和端板以及中分面預(yù)緊螺栓、一、二段進(jìn)出口風(fēng)筒，并保留了必要的加強(qiáng)筋板。生成的有限元網(wǎng)格圖如圖所示。
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