壓縮機(jī)主軸殘余應(yīng)力及高溫摩擦系數(shù)研究.pdf

1、大型壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、空氣分離、制藥以及國防科研等各個(gè)領(lǐng)域，是國家基礎(chǔ)工業(yè)的關(guān)鍵裝備之一，但壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子在熱裝配后的產(chǎn)生主軸彎曲易導(dǎo)致在壓縮機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)較大的振動(dòng)，直接影響到壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行、使用壽命等，嚴(yán)重時(shí)甚至直接導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。主軸殘余應(yīng)力和表面摩擦系數(shù)對(duì)主軸裝配后的彎曲變形有重要影響，但相關(guān)的研究報(bào)道相對(duì)匱乏，本文針對(duì)這兩個(gè)問題開展了的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究。
　　在殘余應(yīng)力測(cè)試方面，考慮到壓縮機(jī)主軸為柱狀體，其表

2、面為曲面，而現(xiàn)有殘余應(yīng)力測(cè)試方法或標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)表面為平面的試件，因此論文通過實(shí)驗(yàn)和有限元模擬相結(jié)合的方法對(duì)盲孔法在柱狀體的適用范圍和應(yīng)變釋放系數(shù)A、B進(jìn)行了研究。首先以去應(yīng)力退火后的40NiCrMo7(主軸材料)平板試件為對(duì)象，通過實(shí)驗(yàn)標(biāo)定得到A=-0.28222με/MPa;B=-0.61412με/MPa。然后通過有限元軟件ABAQUS對(duì)這兩個(gè)系數(shù)值進(jìn)行了數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)若不考慮材料的應(yīng)變硬化現(xiàn)象，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大誤差，當(dāng)考慮應(yīng)變硬化

3、現(xiàn)象后，得到結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值吻合較好，相對(duì)誤差在3％以內(nèi)，驗(yàn)證了有限元模擬的可行性。在此基礎(chǔ)上利用ABAQUS計(jì)算了圓柱型試樣的A、B值，發(fā)現(xiàn)隨著圓柱體半徑的增大，其與平板試樣A、B值的相對(duì)誤差會(huì)減小。具體為當(dāng)圓柱體的半徑大于15.00mm時(shí)，其相對(duì)誤差在3.9％左右，因此認(rèn)為半徑大于15.00mm以上的圓柱體可采用平板試樣標(biāo)定得到的值進(jìn)行盲孔法殘余應(yīng)力測(cè)量。最后論文以某實(shí)際壓縮機(jī)的主軸為對(duì)象，測(cè)量得到了其A、B值為-0.2858με/MP

4、a和-0.60588με/MPa，而其殘余應(yīng)力值約為74～118MPa。
　　論文隨后以主軸材料40NiCrMo7和葉輪常用材料FV520B的摩擦性能為研究目標(biāo)，首先設(shè)計(jì)并加工制造了一套高溫摩擦系數(shù)測(cè)試裝置，利用該裝置測(cè)試了溫度和表面粗糙度對(duì)這兩種材料的摩擦系數(shù)影響。研究表明，隨著溫度的增加，摩擦系數(shù)呈非線性增加趨勢(shì)。在溫度達(dá)到熱裝配時(shí)的初始溫度時(shí)（約300℃），主軸材料的粗糙度較小時(shí)，摩擦系數(shù)值隨著葉輪材料粗糙度的增加而增加，但