优化制砂机叶轮形状可大大提高叶轮的疲劳性能制
优化制砂机叶轮形状可大大提高叶轮的疲劳性能制
砂机叶轮运转时所受载荷包括:离心力、轴向力、气动力及温度载荷，并以离心力为主，考虑的载荷为离心力，在制砂机叶轮的不同半径和轴向位置会产生不同的切向应力和径向应力，叶片的最大应力由于制砂机叶型和厚度分布不同，其发生部位也不同。
以往对叶轮进行形状优化主要针对叶轮轮盘和盖盘的外边界，问时，对于离心制砂机叶轮的优化设计，均以减轻叶轮重量或者降低叶轮应力作为优化目标。在本研究的叶轮的原始结构设计中，经过有限元结构分析发现叶轮进口前缘叶片与盖盘连接处，及叶片与轴盘连接处应力值很大，属于危险状态，在复杂工况及交变载荷的作用下很容易引起叶片的断裂破坏，在实际工程应用中也发生过类似的疲劳破坏情况，选取最大应力作为目标函数。
在参数化建模的基础上，对叶轮进口叶片的前缘进行了形状优化设计，以叶轮进口叶片前缘的几何尺寸为设计变量，以降低最大应力为目标，使叶轮的重量以及变形尽可能地小。实际叶轮的形状优化设计表明，在叶轮重量和变形满足要求的条件下，得到了叶轮进口叶片前缘的最优结构尺寸参数，降低了叶轮最大应力并改善了应力分布状态，这样就可以提高叶轮的疲劳性能。本文的优化设计已经应用于工程实际，为离心叶轮设计提供了重要的依据。
砂机叶轮运转时所受载荷包括:离心力、轴向力、气动力及温度载荷，并以离心力为主，考虑的载荷为离心力，在制砂机叶轮的不同半径和轴向位置会产生不同的切向应力和径向应力，叶片的最大应力由于制砂机叶型和厚度分布不同，其发生部位也不同。
以往对叶轮进行形状优化主要针对叶轮轮盘和盖盘的外边界，问时，对于离心制砂机叶轮的优化设计，均以减轻叶轮重量或者降低叶轮应力作为优化目标。在本研究的叶轮的原始结构设计中，经过有限元结构分析发现叶轮进口前缘叶片与盖盘连接处，及叶片与轴盘连接处应力值很大，属于危险状态，在复杂工况及交变载荷的作用下很容易引起叶片的断裂破坏，在实际工程应用中也发生过类似的疲劳破坏情况，选取最大应力作为目标函数。
在参数化建模的基础上，对叶轮进口叶片的前缘进行了形状优化设计，以叶轮进口叶片前缘的几何尺寸为设计变量，以降低最大应力为目标，使叶轮的重量以及变形尽可能地小。实际叶轮的形状优化设计表明，在叶轮重量和变形满足要求的条件下，得到了叶轮进口叶片前缘的最优结构尺寸参数，降低了叶轮最大应力并改善了应力分布状态，这样就可以提高叶轮的疲劳性能。本文的优化设计已经应用于工程实际，为离心叶轮设计提供了重要的依据。