脱烨/中航工业哈尔滨东安发动机（集团）有限公司

h100kW压气机离心叶轮优化设计

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通过对设计的100kW压气机离心叶轮进行强度校核时，发现其结构和强度都存在一定的问题。我们采用在轮盘背部挖导力锥和调整离心叶轮中心与叶轮支撑中心相对位置的方法，来降低叶轮强度。又改变其原有的结构形式和材料。对优化后的设计分别进行静强度和动强度分析。优化后的设计能够满足结构和强度要求。

离心叶轮；导力锥；强度分析；模态分析

一、绪论

100kW压气机是“十一五”国家863计划微型燃气轮机重点项目“100kW级微型燃气轮机及其供能系统”的主要研究内容之一。其设计要求是，离心压气机流量为1.12kg/s，增压比为3.34，效率不低于77%，并要满足一定的喘振裕度。在验证100kW压气机离心叶轮能否安全可靠运行的时候，发现其在工作转速（45000rpm）和超转速（54000rpm）下，结构与强度都存在一定的问题。因此我们对离心叶轮进行了一系列的优化，对每一种优化都做了强度与可靠性的分析计算，得出最终的设计方案。

二、最初设计的100kW压气机离心叶轮

最初设计的100kW压气机离心叶轮的结构形式是叶轮的内孔装有轴套，并采用过盈形式装配。在叶轮的前后端面分别用销子固定住叶轮与轴套。叶轮材料为2618A，轴套为 40CrNi M oA，销子为38CrA，通过强度计算，得到叶轮最大应力（745.3M Pa）远大于其屈服极限（340M Pa）和断裂极限（410M Pa）。叶轮轴套孔与轴套脱开，不能满足工作要求。我们需要对其结构进行优化。……