e在汽轮机单流低压缸设计中应用分析

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1、精密制造与自动化2011年第3期PRO／E在汽轮机单流低压缸设计中的应用分析周奇王经坤廖斌(1．山东齐鲁电机制造有限公司济南250100；2．山东大学机械工程学院济南250061)摘要介绍了PRO／E在汽轮机单流低压缸设计中的应用，讨论了汽轮机单流低压缸的设计要求。针对利用蒸汽作为做功工质及高温、高压、高强度的动力设备部件的设计，根据体积大，结构复杂的特点，在设计时，需要考虑结构特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动关联等因素。应用分析表明，基于汽轮机单流低压缸设计过程中应用PRO／E各功能模块协同工作的流程，可以缩短产品的设计周期、提高产品设计质量，在产

2、品开发及技术攻关中发挥了技术支持平台的作用。关键词计算机辅助设计PRO／E低压缸参数化建模计算机辅助设计技术是以计算机、外围设备及有横销，立销与横销连线的交点即汽缸的膨胀死其系统软件为基础，包括二维绘图设计、三维几何点。低压缸外形如图1所示。造型设计、有限元分析(FEA)及优化设计、数控加工编程(NCP)、仿真模拟及产品数据管理等模块。PRO／EWildfire系统是美国PTC公司(ParametricTechnologyCorporation)开发的参数化计算机辅助设计软件，引领了计算机辅助设计技术一==：●的第三次技术革命。它的主要特点是：基于特征、全

3、尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动关联设计图1单流低压缸外形图修改。PRO／E提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械CAD／CAE／CAM领1．2低压缸零／部件概述域的传统观念，利用该概念开发出来的第三代机械低压缸为中分面对开式大型钢板焊接件，由上、产品Pro／E系列软件能将设计至生产全过程集成到下半汽缸组成。低压缸部套共有零件约155种，总计一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设350余件。低压缸由于其工作压力和温度的特点及计制造工作，实现设计过程的并行工程。低压缸是结构工艺性方面的要求，零件大多采用Q235钢板中型凝汽式汽轮机中体积

4、最大的部套，结合比较成焊接成型。根据低压缸流体动力学设计的要求，低熟的开发设计理念，对PRO／E在低压缸部套设计流压缸壳体设计成径向扩压结构，所以部分钢板需进程中各个环节的功能和作用进行分析。行大半径或变半径辊压成型处理。为了保证大型焊接低压缸体的整体强度，在缸体中布置合理的支撑1汽轮机单流低压缸结构分析肋、支撑板及导流板结构。1．1单流低压缸技术特点1．3汽轮机单流低压缸设计要求中型凝汽式汽轮机低压缸为单流式钢板焊接汽轮机低压缸应具有充分承受真空压力及转结构，低压缸利用垂直中分面法兰与中压缸连子、凝汽器载荷的能力。由于低压缸下端与凝汽器接，汽轮机后轴承座

5、与低压缸为整体式结构。低压采用刚性连接，低压缸支承在基础台板上，凝汽器缸下半与运行平台基架间共有7块台板和14根地用弹簧支承，所以低压缸除承受本身重量外，还要脚螺栓用于缸体与基础间的支承定位。低压缸后轴承受一部分凝汽器和其中冷却水的重量。承座下部设置立销，汽缸两侧与基础台板间分别设由于缸体下半与后轴承座为整体式焊接结构，4周奇等PRO／E在汽轮机单流低压缸设计中的应用分析一方面要保证轴承座及低压下半有足够的强度按照相关技术要求开设；辊压成型大型板件利用钣承受转子动载对轴承座作用力在低压缸的分力的金展开功能制作下料图，如图3所示；对于需装焊作用；另一方面轴承

6、座支承部分的动态刚度对转子后进行加工的水平中分面及垂直中分面处各零件的临界转速和轴系振动特性有重要影响，轴承座的均保留毛坯余量进行三维建模，并把加工余量做成支承部分应具有与轴系振动特性相适应的动态刚度。单独的特征。2低压缸设计PRO／E应用流程汽轮机低压缸的设计过程是在PRO／E各软件功能模块平台上展开，主要有三个阶段的工作：参数化变量设计、同步工程设计及柔性优化设计，如图2所示。第一阶段是根据设计方案图及汽轮机总图对应低压缸部套的设计要求，利用PRO／E的Part模块图3辊压成型零件建模完成低压缸部套中各零件特征的三维参数化建模工作，随后利用Assemb

7、ly模块完成各部件及部套低压缸零件参数化建模坚持全尺寸约束原则，将的虚拟装配工作。第二阶段是利用PRO／E的Drawing形状和尺寸同步参数化建模，通过尺寸约束实现对模块生成所需要的装配图、零件图等二维工程图几何形状的约束控制。三维造型必须以完整的尺寸纸。第三阶段是利用PR0／E的Mechanica模块根据参数为出发点(全约束)，不能漏标尺寸(欠约束)，也低压缸部套的设计／运行技术要求设定数字化仿真不能多标尺寸(过约束)。设计过程中利用尺寸驱分析的变量参数，对低压缸部套中的零件及装配进动设计修改，通过编辑尺寸数值来驱动几何形状的行柔性化交互性的优化分析。改

8、变。3．2低压缸部件虚拟装配低压缸部套利用PRO／E的Assemb