汽轮机联轴器液压套装过程有限元分析

汽轮机联轴器液压套装过程分析

汽轮机转子和联轴器经常设计成圆锥面过盈联接结构，需要使用液压套装方法来实现。套装时用高压油泵把油注入转子和联轴器的配合面之间，使联轴器的内径涨大转子的外径缩小;同时用低压油泵把油注入固定在转子上的推进油缸，推进油缸内的活塞在联轴器的端面上施加的轴向力，推动联轴器移动到设计要求的位置;再排出涨开油和推进油，即可形成过盈结合。这种联轴器液压套装联接方法的优点主要有:①可以通过推进量来控制过盈量;②装配时配合面有油膜，且轴向力不大，多次拆装并不损伤配合面;③操作方便，不需加热或冷却就能进行装配。联轴器液压套装过程主要通过涨开油的压力和推进油的压力来控制推进量的大小。如果涨开油的压力不够大，需要很大的轴向力才能把联轴器推到要求的位置，这样容易擦伤配合表面;如果涨开油的压力过大，高压油会从联轴器的两端泄漏，带来隐患。为了联轴器装配的质量，笔者通过有限元计算出不同规格的联轴器达到规定推进量所需要的涨开油压力和推进油压力，并与实际套装的数据进行分析比较。

使用材料力学公式计算液压套装联轴器的涨开油压和推进油压时，对联轴器和转子的几何形状进行了简化，比如忽略了联轴器的法兰及转子的油孔，而这些结构对计算结果的影响是比较大的。为了能准确的计算涨开油压和推进油压，笔者使用有限单元法对联轴器液压套装过程进行仿真计算。

联轴器液压套装过程实际上是一个动态过程，但是油压的加大及联轴器的推进都是非常缓慢的，用静力学分析来计算达到规定推进量时的涨开油压和推进油压。

载荷及边界条件

1.在联轴器的左端面靠近内孔处施加沿轴向的位移约束，位移量等于联轴器的推进量;同时在转子的右端面施加轴向固定约束。计算得出转子和联轴器接触面上的接触压力，接触压力平均值作为液压套装时涨开油的压力，即认为由涨开油压使转子和联轴器变形而达到要求的过盈量。

2.在联轴器的内孔表面和对应的转子外圆表面算出的涨开油压;同时，施加的联轴器端面位移约束及转子端面固定约束。计算得出联轴器端面位移约束处的支反力，除以推进油缸的油腔面积，即可得出推进油的油压。