高壓空壓機(jī)冷卻管強(qiáng)度有限元分析

　　高壓空壓機(jī)(compressor)冷卻管強(qiáng)度有限元分析魯兌明孟文惠王剛21.駐武漢廠軍事代室，湖北武漢430000；2.沈陽氣體壓縮機(jī)研究（research)所，遼寧沈陽，25應(yīng)用
　　1引在石油化工以及軍工等壓縮(compression)機(jī)配套產(chǎn)品中，諸如加氫(Hydrogen)反應(yīng)器超高壓聚乙烯(Polyethylene)反應(yīng)器氨合成塔以及各種高壓脊路和壓冷卻管組等都承受較的壓乃載荷，器壁應(yīng)力大大捉島，的。1個接近或超過材料(Material)的屈服(彎曲起伏)強(qiáng)度，屬于彈縮性力學(xué)范疇。本文分析的壓冷卻符組。除承受壓載荷外。內(nèi)外面還存在溫差載荷，并產(chǎn)生很大的溫差應(yīng)力。由彈性力學(xué)可知冷卻管的應(yīng)力分析問可歸為平面應(yīng)變問，人奶3有限元分析軟件可以很方便的完成4，高壓空氣(Basin air)壓縮機(jī)冷卻管的強(qiáng)度有限元分析。
　　2打限兀分析簡介有限元分析是隨濟(jì)汁算機(jī)發(fā)展(Develop)而迅速發(fā)展起來效的現(xiàn)代計算方法，有限兒法是付復(fù)雜微分方程成邊界條件進(jìn)行數(shù)值求解的種計算方法，是建立在微分方程的計算達(dá)式基礎(chǔ)上，使用分段逼近的思想，使在局部區(qū)域內(nèi)滿足系統(tǒng)(system)控制方程以進(jìn)行求解中的發(fā)展和應(yīng)用。限元法作為數(shù)值解法的主要方法之，可以解決各種各樣的固體力學(xué)問，如桿系板與殼包括薄板厚板筒殼任意殼體等和維與維固體等的靜態(tài)動態(tài)熱態(tài)穩(wěn)定（解釋:穩(wěn)固安定；沒有變動)性彈性粘彈性問和大變形問等等。
　　經(jīng)過40多年的發(fā)展，己使有限元方法形態(tài)相當(dāng)豐富（plump)，理論相當(dāng)完善。昆山空壓機(jī)是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中兩個帶有螺旋型齒輪的轉(zhuǎn)子相互嚙合，使兩個轉(zhuǎn)子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。以現(xiàn)代力學(xué)為基礎(chǔ)以計算機(jī)仿真為手段以優(yōu)化為目的以有限元分析為核心的。人現(xiàn)代工程技術(shù)得到迅速發(fā)展，在新產(chǎn)品的研制過程中，它不僅降低產(chǎn)品的研制成本提高(產(chǎn)品設(shè)計的可靠度，而且可以利用計算機(jī)仿真技術(shù)，運用物理模型(model)和數(shù)學(xué)模型代替實際系統(tǒng)(system)進(jìn)行實驗和研宄，在新產(chǎn)品的設(shè)計階段就可以實現(xiàn)對其性能的預(yù)測(predict)，從而大幅度的縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期(cycle)。目前，高級的。人通用和專用的有限元分析軟件有iASTI！Ai.ANSYS.MSC有限元分析軟件的應(yīng)用，給工程技術(shù)人員提供了很大的便利，在有限元計算中比較復(fù)雜的部分，如結(jié)構(gòu)的離散化單元分析整體分析等，均可以利用有限元分析軟件的操作平臺，通過(tōng guò)有限元建模施加載荷求解計兌結(jié)果分析等步驟完成問壓縮機(jī)技術(shù)壓縮機(jī)冷卻管的強(qiáng)度計算為例，介紹應(yīng)用人5進(jìn)行有限元分析的方法和步驟。
　　3高壓冷卻管強(qiáng)度的打限元分析3.1問描述40站，3高壓空氣壓縮機(jī)末級冷卻器(cooler)為管殼式結(jié)構(gòu)，氣走管程，水走殼程。昆山空壓機(jī)是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中兩個帶有螺旋型齒輪的轉(zhuǎn)子相互嚙合，使兩個轉(zhuǎn)子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。冷卻管選用30銅管，規(guī)格為杏164.5.冷卻管內(nèi)壁溫度（temperature)為130，冷卻管外壁溫度為8冷卻管的設(shè)計，1力為401液強(qiáng)度試驗樂力為60仙3村料的泊松比為0.286.村料的熱導(dǎo)率為0.0294參考溫度為20問是采用有限元分析方法分別從溫度載荷工作載荷以及溫度和工作載荷耦合等不同狀態(tài)，對高壓冷卻管設(shè)計進(jìn)行強(qiáng)度校核。
　　3.2有限元模型的建立高壓冷卻管有限元模型的建立需要完成以下主要內(nèi)界設(shè)置工作目錄指定作業(yè)名稱和分析(Analyse)標(biāo)高壓冷卻管的熱應(yīng)力分析1.3151.1；出；0也；定義形界面過濾(filter)參數(shù)，選擇熱力71成分析范疇的指記；取位前使用的同套單位制里的單位就可以；定義單元類型，選擇實體8，1中的6節(jié)點角形維實體兒，即，135兀如1早16135.設(shè)定選項訓(xùn)出中兒如中以為平面問，1；定義材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)民，1徑3.5，并利用肘1進(jìn)行網(wǎng)格劃分，其中將單元總體M1邊長設(shè)置為0.4.高壓冷卻管有限元模型1.
　　3.3穩(wěn)態(tài)熱分析(Analyse)完成了冷卻管有限元建模后，按給定管道(Conduit)內(nèi)外在有限元模型內(nèi)面所有節(jié)點也上定義溫度為130，在外面所有節(jié)點也上定義溫度為80.完成了有限元模型溫度邊界條件(tiáo jiàn)的定義后，進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析的求解通過通用后處理器進(jìn)行結(jié)果分析可以得到整個結(jié)構(gòu)的溫度場分布，管壁沿徑向溫度的變化曲線如3.4結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析在進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析時。昆山空壓機(jī)維修是更換全部磨損的零件，空壓機(jī)轉(zhuǎn)1000個小時或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區(qū)，則更換時間間隔要縮短。濾清器維修時必須停機(jī)，檢查壓縮機(jī)所有部件，排除壓縮機(jī)所有故障。首先將分析范由析有限元模型朽真35單元轉(zhuǎn)化為，1；25設(shè)定1吧2單元，1化4選項中13為，1平面應(yīng)變1然后定義材料的彈性模量20接著。將求自1得到的熱分析作為第1載荷步存入文件301中；最后對當(dāng)前載荷進(jìn)廳求解。通過地用后處埋器，仙進(jìn)丁紀(jì)汜分析似以到整個結(jié)構(gòu)祚溫設(shè)載荷作用下的應(yīng)力分布，內(nèi)外管壁溫差應(yīng)力分布云3，該顯了冷卻管截面上各點等效應(yīng)力值61久0的分市情況冷卻管沿抒向似差應(yīng)力的變化曲線4，中橫坐標(biāo)冷卻管沿徑向從內(nèi)壁到外壁的距離，單位為潘中縱坐標(biāo)對應(yīng)點的應(yīng)力值，單位為肘，3又3733分別喪冷點的徑向周4軸向。等效應(yīng)力，結(jié)果，塍局加艦構(gòu)缶荊測以，鼠燦郵心，分析冷卻管在溫差和氣體內(nèi)壓作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析時，可通過兩個載荷步實現(xiàn)溫差和內(nèi)壓載荷的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析。3.4條已完成了第個載荷步的分析過程，現(xiàn)在，只要完成第2個載荷步的加載，即完成氣體內(nèi)壓載荷的施加，最后對這兩個載荷步進(jìn)行求解，就可以得到冷卻管在溫差和氣體內(nèi)壓共同作用下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析結(jié)果。
　　首先，在管內(nèi)徑施加40添，的壓力下貨載荷，并將該載荷作為第2載荷步存入文件。502中；然后利用5，16尸他尸士進(jìn)行多載荷的求解，LSMIN起始載荷步編號輸入l，LSMAXzmpmmxzLSINCi長輸入通過(tōng guò)06以，通用后處理器進(jìn)行結(jié)果分析，可得說1316對應(yīng)的結(jié)果與34相同，以516口2對應(yīng)的結(jié)果即為冷卻管在溫差和氣體(gas)內(nèi)壓共同作用下的應(yīng)力分布，內(nèi)外管壁應(yīng)力分布云5，沿徑向應(yīng)力的變化曲線（Curve）6.
　　3.6冷卻管只承受內(nèi)壓時的結(jié)構(gòu)(應(yīng)力分析(Analyse)為了便于分析氣體力溫差載荷對冷卻管的影響(influence)，下面列出冷卻管僅承受氣體力時應(yīng)力分布，60篾，液壓（hydraulic)強(qiáng)度試驗狀態(tài)分析結(jié)果(result)9和3.7計算結(jié)果分析從以上分析計算結(jié)果可以看出，在高壓冷卻管危險的工作載荷，從4和6可以看出，冷卻管內(nèi)的的高壓氣(Pressure)體在定壓力范圍內(nèi)對冷卻管是有利況中，上述冷卻管的各種狀態(tài)，只有溫差和氣體內(nèi)(in vivo)壓共同作用的狀態(tài)，以及60腿，液壓強(qiáng)度試驗狀態(tài)是獨立存的。然而，在這兩種不同狀態(tài)中，前者高壓冷卻管在工作狀態(tài)的應(yīng)力就可以了。從6可以查出，在冷卻管的內(nèi)壁節(jié)點的等效應(yīng)(effect)力3卻管設(shè)計(design)是安全的。
　　4結(jié)論目前各種通用和專用的有限元分析軟件，以其獨特（釋義:特有的、特別的)的功能，給工程技術(shù)人員提供了友好的操作控制平臺，有限單元法的整個分析過程，如結(jié)構(gòu)的離散化單元分析整體分析等完全包含在分析軟件中，操作者只要順利完成分析問的建模加載等關(guān)鍵過程，就可以相對容易的求得自己需要的結(jié)果。昆山空壓機(jī)維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設(shè)計不合理造成的。并非所有機(jī)頭都按這個時間進(jìn)行，如果保養(yǎng)好的可以延后，保養(yǎng)差的則需要提前。 在復(fù)雜結(jié)構(gòu)的受力分析中，特別在結(jié)構(gòu)的各種動態(tài)響應(yīng)分析中，有限元分析軟件的應(yīng)用顯得更為便捷(Convenient)。
　　5結(jié)論在所有滿足壓縮(compression)機(jī)設(shè)計(design)要求和渦盤加工工藝(Technology)要求的渦盤幾何參數(shù)組合中，總有組渦盤幾何參數(shù)能使渦盤上產(chǎn)生的摩檫損耗和泄漏(leakage)損篇之和最小。
　　提出了基于渦盤上產(chǎn)生的摩擦損耗和泄漏損耗之和最小的渦盤幾何參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方法。
　　郁永章容積式壓縮機(jī)技術(shù)(technology)手冊兄。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)是回轉(zhuǎn)式連續(xù)氣流壓縮機(jī)，在其中高速旋轉(zhuǎn)的葉片使通過它的氣體加速，從而將速度能轉(zhuǎn)化為壓力。這種轉(zhuǎn)化部分發(fā)生在旋轉(zhuǎn)葉片上，部分發(fā)生在固定的擴(kuò)壓器或回流器擋板上。北京機(jī)械工業(yè)(gōng yè)出朱杰，屈宗長，等。渦旋壓縮機(jī)渦旋盤的變形分析刃。壓縮機(jī)技術(shù)，199829.
　　4劉興旺。基圓漸，線型渦旋壓縮機(jī)渦盤幾何參數(shù)優(yōu)化設(shè)計研宄蘭州蘭州理工大學(xué)，205.
　　程師。博士生，主要研宄方向(direction)氣體壓縮機(jī)(compressor)械理論及應(yīng)用，己發(fā)