两种离心通风机叶轮零部件强度计算方法的比较分析.doc

两种离心通风机叶轮零部件强度计算方法的比较分析蔡建程袁民健卢傅安祁大同邱长安/西安交通大学能源与动力工程学院摘要:阐述了叶轮零部件强度分析的传统计算方法和有限元计算方法,并进行了比较分析,提出了建议和要求,给出了结论。关键词:离心式通风机;叶轮;强度;有限元分析中图分类号:TH432文献标识码:B文章编号:1006-8155(2007)05-0030-04AContrastbetweenClassicalMethodandFiniteElementMethodforCalculatingStrengthofImpellerPartsinCentrifugalFansAbstract:ThispaperspecifiestheclassicalmethodandFiniteElementMethodforanalyzingstrengthofimpellerparts,:centrifugalfan;impeller;strength;FiniteElementMethod(FEA)引言分别用传统方法和有限元方法计算了某离心通风机叶轮零部件强度。在传统的计算分析中,叶轮零部件(包括***,轴盘,叶片,铆钉)强度都满足要求。而在使用通用有限元分析软件ANSYS及NASTRAN计算时,如果不考虑叶片根部与***之间的焊接工艺情况,这些部位的应力则超过材料许用应力。本文采用增加这些部位单元的厚度来模拟焊接工艺以消除应力集中,使得出的应力值低于材料的许用应力,并依据计算结果对焊缝的几何尺寸及焊接质量提出相应要求,确保风机的安全运行。1叶轮零部件强度分析的传统计算方法[1]某离心通风机叶轮后盘为钢板制成的等厚圆盘,材料为Q235A,其弹性模量,泊松比,屈服强度,拉压许用应力,密度[2]。叶轮零部件的主要尺寸:***厚度,***外径,***内径,叶轮最大转速,角速度,单个叶片质量,叶轮中心至叶片重心的半径,叶片数量,轴盘的最大直径。***的强度计算(1)后盘因本身离心力产生的最大切向应力(在内孔处)计算公式为(1)代入数据得到。(2)考虑叶片影响时,后盘附加的切向应力由于叶片离心力的影响,将使得***中的应力增加。通过附加应力法,把叶片离心力对***应力的影响进行折算,引入一个分配系数,,。叶片离心力使***内圈应力增加,可用下面公式估算:(2)代入数据得到。(3)后盘最大切向应力安全系数,满足要求。:,得到。当,选用铸钢或球墨铸铁。所以,轴盘材料选用球墨铸铁QT500,强度是足够的。,将其形状近似简化成椭圆形来处理,受力分析如图1所示。为叶片重心处的安装角,是叶轮中心至叶片重心的半径。由于绕椭圆短轴的抗弯模量较大,因此,产生的弯曲应力较小,可以忽略不计。叶片对椭圆长轴的抗弯截面模量可按材料力学平面图形几何性质的有关定义计算。叶片的最大弯曲应力为,,此处把叶片简化成两端固定的超静定梁。最后计算得到。叶片强度的安全系数,满足安全要求。图1机翼形叶片受力分析