9-19型離心風(fēng)機(jī)葉輪的有限元結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、離心式風(fēng)機(jī)是化工和采礦等行業(yè)廣泛應(yīng)用的通用機(jī)械。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及現(xiàn)代化裝備的普及，風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全性成為一個(gè)重要問題。目前風(fēng)機(jī)行業(yè)的發(fā)展趨勢是高速、大型化、大功率和低噪聲，這些變化肯定會(huì)給風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造等許多環(huán)節(jié)帶來困難。其中，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中強(qiáng)度校核所面臨任務(wù)難度加大。葉輪作為離心式通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)中受力最復(fù)雜，工況最惡劣的結(jié)構(gòu)，其安全可靠是整臺(tái)風(fēng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行的保證。故很有必要對葉輪進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和模態(tài)分析。
　　首先使用傳統(tǒng)理論方法校

2、核葉輪的強(qiáng)度。經(jīng)過分析計(jì)算，得知葉最大應(yīng)力出現(xiàn)在葉片上，最大應(yīng)力為108MPa，位置在葉片進(jìn)口處。制造葉輪的材料為Q235，最大許用應(yīng)力175MPa。所以傳統(tǒng)理論方法計(jì)算得到的葉輪的最大應(yīng)力滿足要求。
　　接著使用有限元軟件 ANSYS進(jìn)行強(qiáng)度校核分析。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谲浖薪⑷~輪的三維模型；幾何模型采用面建模，劃分網(wǎng)格后用耦合方程將各個(gè)薄壁結(jié)構(gòu)連接起來。得到葉輪的位移云圖和等效應(yīng)力云圖后發(fā)現(xiàn)：位移很小，滿足要求；最大應(yīng)力較大，大

3、小為105.9MPa，在葉片出口處；葉片進(jìn)口處的應(yīng)力為70MPa左右；有應(yīng)力集中現(xiàn)象。強(qiáng)度較弱的葉片根部需要加固，選取兩種優(yōu)化方案進(jìn)行比較。由結(jié)果可知，兩種方案都能減小應(yīng)力集中，增加強(qiáng)度。第二種方案最大應(yīng)力降低33％，葉片進(jìn)口處的最大應(yīng)力下降40MPa左右，強(qiáng)度更高，材料使用的少，所以采取第二種方案。有限元法可以找到應(yīng)力集中的部位，結(jié)果形象；相比較理論計(jì)算精確度高，優(yōu)勢明顯。
　　在結(jié)構(gòu)加強(qiáng)的基礎(chǔ)上，使用ANSYS軟件對葉輪進(jìn)行模