基于虚拟正交试验的压气机叶轮轴-毂径向微动特性研究

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1、基于虚拟正交试验的压气机叶轮轴一毂径向微动特性研究赵俊生1，鹿雪龙1。黄新忠2。王双永3(1．中北大学机械与动力工程学院，太原030051；2．中国航天科工集团第二研究院总装调部，北京100854；3．中国林业科学研究院木材工业研究所，北京100091)【摘要】用Pro／E建立压气机叶轮轴一毂三维模型，利用ANSYS软件采用子结构结合网格随移技术的分析方法，建立其有限元模型。采用虚拟正交试验方法对压气机叶轮轴一毂进行仿真，得出过盈量、摩擦系数、转速对最大单位摩擦功和平均摩擦功影响显著性次序及影响规律，得到最优组合。结

2、果表明，模拟及正交试验优化结果准确、可靠，有效地降低了摩擦磨损程度，对实际装配过程具有一定的指导作用。关键词：压气机叶轮轴一毂；径向微动；有限元法；虚拟正交试验RadialFrettingCharacteristicResearchonCompressImpeUerSpindle—HubBasedonvirtualorthogOnalExperimentZHAOJunshen91，LUXuelon91，HUANGXiIlzhon92，WANGShuangyon93(1．SchoolofMechanical锄dPowe

3、rEngineering，NorchUniVerS时ofChim，Taiyuan03005l，China；2．FinalAssemblyandDebuggingDepamnemofthe2ndAcademy，CASIC，Beijing100854，ChinaI3．R-esearchInstituteofWbodIndust吼ChineseAcademyofFores缸y’BeijiIlg100091，china)IABSTRACT】Athree-dimensionalmodelofacompressorimpelle

4、rissetupbyPro／E．BasedontheANSYS，the觚teelementmodelisestablishedbyusingt11e锄lysisme也odofcombiningsubmodle卸dParaMesh．Tllecompressorimpel·lerspindle-hubissimulatedbyvinualo吡ogonaldesign叩timizationmethod．nei11fluencesigIlific锄ceorderand1awsofinterference，衔ctioncoe伍

5、ciemandrotationspeedonthemaxi删埘u11it衔ctionwork锄daVemge衔ctionwork，aIldtheoptimizedpammetersareobtained．TheVeri母ingexperimentShowsmattheresultsofthemlInericalsimulationando吡og—onalexperimentareaccurateandreliable，锄dthe衔ctiona11dwearise腑ctiVelyreduced，andcertaingu

6、idingreferencestoactIlalasse加lblyprocessaregot．Keywords：Compressorimpellerspindle_hub；Radial舭仕ing；Finiteelementmemod；ⅦtualonhogonalexperimentDoI：10．16080组issnl67l-833x．2016．07．106微动广泛存在于承受机械振动、疲劳载荷、冷热循环等工况的紧配合件中【l】。微动造成构件材料的损伤，加速裂纹的萌生和扩展，已成为一些关键零部件失效的主要原因之一。涡轮增

7、压器压气机叶轮的破坏主要是由裂纹扩展引起的，而研究发现该裂纹的形成正是由于微动磨损【21。压气机叶轮是涡轮增压器的重要部件，一般采用过盈配合压装在叶轮轴上。压气机叶轮的工作转速比较高，目前普遍使用的涡轮增压器转速范围为60000～12000叫min【3I，最高转速可达260000r／“n。摩擦功是摩擦应力与对应滑移距离的乘积，是衡量摩擦磨损程度严重与否的重要参数。本文通过研究过盈量、摩擦106航空制造技术·2016年第7期系数和转速等工作参数对微动特性参数的影响，找出它们之间的数值关系，以期为压气机叶轮的装配工艺提供

8、理论依据，对实践进行指导。1数值模拟1．1试验对象以某型车用涡轮增压器的压气机叶轮为例进行计算，如表1所示。该叶轮由两个部分组成：进气处的旋转导向部分和带径向叶片的叶轮部分。该型叶轮沿周向均匀分布12个叶片。叶轮的材料为铸铝，轴的材料为45钢pJ。RESEARCH学术论文表1叶轮主要参数1．2模型的建立由于压气机叶轮轴一毂为周期循环对称，根据有