第三章转子、叶轮结构和强度计算.pptVIP

应力叠加修正系数k(2)应力叠加整锻转子分割叶轮的应力分布实心叶轮不能假设径向应力为零第一次计算假定径向和切向应力为任意值并且叶片以工作转速旋转第二次计算应假定径向和切向应力为任意值并且旋转速度为0，最好由内向外计算变厚度叶轮应力通常采用的变厚度叶轮充分发挥叶轮各处材料强度潜力，减小叶轮重量和尺寸锥形叶轮双曲形叶轮近似等强度叶轮将叶轮近似分成若干等厚度段，利用阶梯形型线代替叶轮型线一般把叶轮分为9－10段可以达到足够的精确度，每段厚度的改变量不能大于10～20％轴向载荷可忽略不计，叶轮主平面内只有径向应力和切向应力同一半径上各点径向应力、切向应力各自相等叶轮的受力状态叶轮任一过轴线的径向截面（子午面）上的应力可以代表其它径向截面上的应力状态轴对称平面应力状态叶轮应力计算图微元体受力微元体离心力径向力切向力径向分力平衡叶轮受力平衡方程式径向应变切向应变根据虎克定律可得旋转叶轮强度计算基本微分方程直接求解上述方程比较困难，通常用阶梯形的等厚型线代替复杂的叶轮型线3.4等厚叶轮应力分析等厚叶轮积分后得对上式微分一次得等厚度叶轮径向应力和切向应力C1和C2由边界条件确定空心等厚叶轮应力受力分析自身离心力叶轮外表面承受叶片和部分轮缘的离心力套装叶轮还受到内孔来自于轴的压力边界条件空心等厚度叶轮径向应力和切向应力第1项：叶轮自身旋转离心力产生的应力第2项：叶轮外径向载荷产生的应力第3项：叶轮内径向载荷产生的应力如图所示空心等厚叶轮。已知数据为：Ra=0.5m，Ri=0.1m，?ra=50MPa，?ri=-10MPa，n=3000min-1?=8000kg/m3，?=0.3。计算半径为0.1、0.15、0.2、0.3、0.4、0.5m处径向和切向应力，并做应力分布图96.050.00.50116.376.30.40133.692.00.30165.688.50.20197.466.00.l5279.3-10.00.10???r应力（MPa）半径（m）径向应力最大在叶轮中部切向应力随半径减小而增大，最大值在叶轮内孔处，因为它是所有应力里面最大的，所以最危险是在叶轮内孔处实心等厚叶轮应力无中心孔，Ri=0第1项：叶轮自身旋转离心力产生的应力第2项：叶轮外径向载荷产生的应力R=0处应力最大，且其径向应力切向应力相等叶轮应力沿半径按抛物线关系变化将例题3-1中叶轮外径不变，叶轮内径缩为零。计算该实心叶轮半径为0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5m处的应力。84.650.00.50101.579.30.40114.6102.20.30124.0118.50.20129.6128.10.10131.5131.50???r应力（MPa）半径（m）等厚度叶轮应力与叶轮厚度无关切向应力比径向应力大，最大应力发生在叶轮中心或内孔处，因此实际叶轮通常有较厚的轮毂部分，可使轮孔处最大应力降低实心叶轮中心处的径向和切向应力相同，相同条件下实心叶轮的应力只有空心叶轮的一半，采用实心叶轮可以提高叶轮强度3.5实际叶轮应力计算实际叶轮变厚度轮缘轮毂轮面实际分析中，变厚度叶轮型线用阶梯型的等厚度叶轮代替4对径向应力和切向应力只有两个应力已知内径上的应力确定叶轮内径和外径上的应力(边界条件)外径向应力?raC为整个叶片离心力；Crim为轮缘离心力轮缘是整圆环，?=2/3；轮缘非整圆环，?=1半径为Ra处的叶轮厚度内径向应力?ri整锻转子中心孔为自由表面套装转子内孔表面径向应力可由装配过盈量算出，一般在-(10~30)MPa范围内实心叶轮，中心零半径上径向应力和切向应力相等相邻两段交界处应力之间的关系叶轮同一直径处径向应力相等两段变形相等，可由变形求解切向应力第j段引起的径向变形第j+1段引起的径向变形变形相等两段共6个方程，6个未知应力，方程组封闭两次计算法总应力由各载荷单独作用产生的应力叠加而成建立在应力叠加原理上近似计算整锻转子强度，轮毂厚度为y1=(x1+x2)/2639.4?103N轮缘离心力2176?103N整圈叶片离心力0.3泊松比7820kg/m3材料密度27Cr2Mo1V材料3000min-1转速计算叶轮