【摘 要】
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在工业生产中,具有旋转类装置的设备是十分常见却又容易发生故障的,其设备的稳定性和安全性,决定了整套工业流程的效率,所以有必要对旋转机械进行有效的状态检测和详细的结构
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在工业生产中,具有旋转类装置的设备是十分常见却又容易发生故障的,其设备的稳定性和安全性,决定了整套工业流程的效率,所以有必要对旋转机械进行有效的状态检测和详细的结构受力分析。本文选取了常见的旋转机械—旋转阀作为研究对象,应用ANSYS有限元软件进行详细的热应力和变形分析。首先建立了阀体和转子的有限元分析模型,使用APDL命令进行了静态温度场的求解,然后针对不同工况,求解了旋转阀阀体和转子在仅受到机械载荷和考虑温度载荷与机械载荷综合作用下的静态应力应变结果,并详细的分析了阀体和转子在不同方向上的变形情况,以及选择了应力最大处附近的关键线路进行了应力评定;然后再对转子进行瞬态的动力学分析,首先采用了旋转边界条件的方法求取了转子的瞬态温度场,然后通过施加载荷步的方法得到了转子在旋转一圈之中的瞬态结果,得到了该模型在额定转速下的变形和热应力分布,验证了该旋转阀的阀体和转子的设计是否满足额定转速下的使用要求。最后,综合比较了静、动态下得到的结果,对阀体和转子之间的间隙和应力进行了讨论:当仅考虑机械载荷作用时,瞬态分析中的转子径向位移要比静态分析中的相应位移小很多,应力也要比静态分析的结果小一些;当考虑机械载荷和温度载荷的综合工况时,瞬态求解所得到的总体间隙则要小一些,而且整体的应力也偏低,这主要是考虑了角速度的影响,使得叶片的径向变形比静态中的要大一些。综合比较计算结果表明,瞬态分析能够更全面的观察结构的交变应力和变形等力学行为,并且瞬态计算所获得的阀体和转子之间的缝隙以及旋转阀的应力也满足设计要求,而静态计算结果则显得相对保守、偏安全。
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