叶轮和轴过盈配合温差拆解热变形问题研究

摘要

再制造拆解是机械装备再制造的前提，实现机械装备的高效率、高经济性的无损拆解是再制造研究的关键问题之一。本文以大型压缩机核心部件叶轮和主轴为主要研究载体，运用理论推导、仿真计算、拆解模拟试验等方法对压缩机叶轮和轴的温差拆解热变形问题进行了探索性研究。
　　本文针对过盈配合的温差拆解问题，研究了过盈配合状态下的叶轮和轴的传热机理，分析其在多场耦合作用下的复合约束特性和应力分布情况。通过理论推导和仿真计算，得出温差拆解过程中叶轮和轴配合面松动量模型，并研究了加热温度、加热时间、加热位置等对配合面松动量和叶轮薄弱环节变形的影响，从而找出合理的加热温度、加热时间和加热位置。探索了换热系数、加热温度、导热系数、界面接触热阻等因素对松动量及最优加热时间的影响，找出影响最优加热时间的主要因素。分析了叶轮和轴在温差拆解过程中配合面松动量及应力沿轴向的分布特性和变化规律，研究多场耦合作用下的约束解除机理及损伤产生机理，通过拆解模拟试验验证不同压力及不同配合面接触状态对工作面损伤的影响，根据模拟分析结果确立温差拆解的最优方案，从而降低或消除拆解损伤以满足再制造的要求。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 再制造的研究背景

1．1．1 国内外再制造业的发展现状

1．1．2 再制造拆解的研究意义

1．2 再制造拆解的研究现状

1．2．1 液压拆解研究现状

1．2．2 温差拆解研究现状

1．3 课题来源及研究内容

第二章 压缩机叶轮和轴传热问题研究

2．1 引言

2．2 传热学理论及叶轮和轴传热分析

2．2．1 稳态导热和非稳态导热

2．2．2 对流换热

2．2．3 叶轮和轴传热分析

2．3 氧—乙炔焰中性焰的温度特性和速度特性

2．4 加热边界条件设定

2．4．1 换热系数的求解

2．4．2 加载温度的等效

2．5 本章小结

第三章 温差拆解热变形问题研究

3．1 引言

3．1．1 温差拆解的研究思路

3．1．2 厚壁圆筒温差应力的产生机理及分布规律分析

3．1．3 应力对厚壁圆筒径向膨胀量的影响分析

3．2 配合面松动量模型研究

3．2．1 轴不均匀受热径向膨胀量公式推导

3．2．2 叶轮不均匀受热孔径向膨胀量公式推导

3．2．3 松动量模型的建立与验证

3．3 叶轮加热位置的研究

3．3．1 叶轮流道加热及轴盘加热结果分析

3．3．2 叶轮轮毂加热结果分析

3．4 热膨胀系数、加热温度、加热时间和换热系数对配合面松动量的影响

3．4．1 各因素条件下配合面松动量的计算分析

3．4．2 各因素对配合面松动量的影响程度

3．5 叶轮加热时间的研究

3．5．1 叶轮最优加热时间的确定

3．5．2 各因素对最优加热时间的影响

3．5．3 接触热阻的研究

3．6 本章小结

第四章 配合面松动量计算和拆解模拟试验

4．1 配合面松动量计算

4．1．1 预热对松动量大小和分布的影响

4．1．3 轴冷却对松动量大小和分布的影响

4．2 试验装置设计

4．2．1 试验原理和目的

4．2．2 试验装置搭建

4．3 接触面微观接触状态

4．4 拆解模拟试验

4．4．1 不同压力下的拆解试验

4．4．2 非均匀接触的拆解试验

4．4．3 试验结果分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 全文工作总结

5．2 后续工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况