[发明专利]大型往复压缩机高压填料盒的应力和应变计算方法有效
申请号: | 201910952976.1 | 申请日: | 2019-10-09 |
公开(公告)号: | CN110705110B | 公开(公告)日: | 2023-04-14 |
发明(设计)人: | 王李勇;冯学强 | 申请(专利权)人: | 浙江强盛压缩机制造有限公司 |
主分类号: | G06F30/20 | 分类号: | G06F30/20 |
代理公司: | 温州联赢知识产权代理事务所(普通合伙) 33361 | 代理人: | 慈程麟 |
地址: | 325000 浙江省温州市温*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 大型 往复 压缩机 高压 填料 应力 应变 计算方法 | ||
1.大型往复压缩机高压填料盒的应力和应变计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)建立填料盒的受力模型分析:
(1.1)高压填料部件的工作压力为p;
(1.2)填料组件螺栓预紧力为F0,侧面作用力为F1,填料盒总厚度H,密封槽深度H1,密封槽直径D,活塞杆通过部分圆孔直径为D1;
(1.3)通过每个填料盒受力分析,进一步分析,填料盒受力为圆环受压,圆环密封承受的压力为q等于填料的密封工作压力p,圆环外径尺寸定义为D=2b,内径尺寸定义为D1=2a,圆环厚度定义为t=H-H1;
(2)分析填料盒应力和应变的危险截面:
(2.1)为保证聚四氟乙烯或聚醚醚酮填料密封,填料盒必须设计成刚性加强连接板,当高压填料组件工作时,受压圆环的变形量,即应变为ω,圆环板产生的弯曲应力σθ,直径方向的内应力σr极小,以圆环中心为原点建立坐标轴,距离圆环中心为r;
(2.2)最大变形量和最大弯曲应力出现在圆环板的边缘处r=a,此处为危险截面;
(3)填料盒最大应力和最大应变计算:
定为最大弯曲应力σmax和最大变形量ωmax公式为:
σmax=(σθ)k=K =αm2q (1)
其中
E为材料的弹性模量,不锈钢的弹性模量取205000Mpa;
α,β与应力有关的修正系数,按K值;
(4)填料盒疲劳强度计算及刚性要求:
(4.1)高压填料工作时,工作压力按曲轴转角0~360°周期性改变,填料盒的圆环板受力载荷也是周期性,定义压缩机吸气压力为PS,排气压力为PD,按照公式(1)计算填料圆环危险截面处的最大和最小弯曲应力分别为σmax和σmin,定义平均弯曲应力σm和应力幅σa,计算公式为:
(4.2)定义其疲劳强度极限为σ-1,计算公式为:
其中定义为等量系数;σB定义为抗拉强度;不锈钢在拉压循环应力作用下,磨削进行加工时,其等量系数取0.35;不锈钢抗拉强度780Mpa;按公式(5)计算解疲劳强度极限σ-1=273Mpa;
(4.3)高压填料内环部分在弯曲应力作用下,定义其疲劳强度的安全系数为n,计算公式为:
其中(kσD)定义为弯曲应力的幅值综合平均系数;综合平均系数(kσD)大小与应力集中、填料内环尺寸、表面粗糙度有关,根据应力情况(kσD)取值3.1;
(4.4)按公式(6),疲劳强度的安全系数为n,计算公式为:
定义填料盒工作时的最大允许安全系数为[n],对于高压压缩机,[n]=2;
按公式(7)计算的高压填料盒的疲劳强度的安全系数为n≥[n],即n≥2。
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