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離心壓縮機具有高效、可靠、結構緊湊及轉速高等優(yōu)點，在能源動力及軍事工業(yè)等領域發(fā)揮著極其重要的作用。長期以來，人們主要是通過改進并優(yōu)化離心壓縮機的主要元件—葉輪來提高壓縮機的性能，而忽略了對靜止元件，如機殼的計算和研究。然而，隨著研究的深入，葉輪可挖掘的潛力空間越來越小，因此，人們也逐漸把目光投向機殼等靜止元件的CAE分析研究，以期挖掘其可能存在的節(jié)能潛力，希望藉此提高機組的整體運行效率。
根據(jù)多年的設計經(jīng)驗，使用焊接機殼的計算公式，運用ANSYS軟件，建立焊接機殼的力學模型，對焊接機殼的力學性能進行研究和分析。在此基礎上判斷機殼的力學性能較差的部分，并對其進行加強，從而提高焊接機殼的力學性能，實現(xiàn)機殼的優(yōu)化設計。
沈陽鼓風機集團有限公司生產(chǎn)的焊接機殼都是用鍛件和板材焊接而成的。同以前的鑄造機殼相比，不僅可以節(jié)約鑄模的費用，同時也縮短了制造周期。
鍛造或鑄造的進出風口焊接在機殼上，適用于較大的進出風口。用螺紋雙頭螺栓將法蘭固定在機殼上，適用于高壓壓縮機和較小的進出風口。風口法蘭連接方法，采用RF，RJ方式連接(見圖所示)。根據(jù)壓力選擇，額定壓力大于176kg/cm的法蘭采用RJ連接。
進出風口的最大允許速度與壓縮機進出風口的速度要求一樣。首先計算壓縮機進、出風口氣流速度，以確定壓縮機進出風口的尺寸。以額定工況的容積流量和進、出口法蘭截面的實際直徑進行計算。
進出風口厚度計算采用薄壁容器縱截面上的正應力公式，同時考慮焊接和腐蝕對應力的影響，對于焊接機殼的壁厚計算，采用薄壁容器縱截面上的正應力公式，同時考慮接和腐蝕對應力的影響。
法蘭計算一般規(guī)則是如圖所示，由于螺栓，靠近軸承的法蘭區(qū)域除外，尺寸“A”必須滿足螺栓惚孔尺寸和基準銷孔位置。機殼上半法蘭的厚度必須滿足使雙頭螺栓靠近機殼內(nèi)表面，而下半機殼的法蘭應比上半法蘭薄，使雙頭螺栓緊固時有一定的彈性。
計算方法可用于選定雙頭螺栓在機殼邊上的位置，由于間隔的原因，布置在機殼端部的雙頭螺栓的尺寸可以縮小。由于焊接機殼采用板材，這些板材的許用應力與厚度有關，計算時請參照材料手冊中的規(guī)定，具體應力值如表所示。
根據(jù)圖紙，我們用SOLIDWORKS軟件對機殼進行實體造型并將其導入到ANSYS Workbench進行有限元建模�？紤]到機殼結構關于中軸縱剖面大致上是左右對稱的，建模時只保留了一半的實體。有限元模型包括上、下機殼及法蘭，軸承座和端板以及中分面預緊螺栓、一、二段進出口風筒，并保留了必要的加強筋板。生成的有限元網(wǎng)格圖如圖所示。
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