基于有限元的曲軸分析計算及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化
發(fā)布時間:2021-06-23 05:37
曲軸作為往復(fù)泵動力端中最關(guān)鍵的受力零件,它的可靠性直接影響著整機的可靠性、經(jīng)濟性以及使用壽命。隨著往復(fù)泵功率密度的不斷提升和強化,曲軸的工作條件愈加苛刻,因此,曲軸的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化在往復(fù)泵動力端的設(shè)計和改進過程中占有極其重要的地位。曲軸幾何形狀復(fù)雜,應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴重,影響其總體性能的因素眾多。失效實例表明,疲勞斷裂是其主要失效形式,通過連桿作用在曲柄銷上的交變載荷是造成曲軸疲勞破壞的主要原因。近20年來,隨著計算技術(shù)的不斷進步和相關(guān)研究人員的不懈努力,泵用曲軸強度的研究取得了較大進展,尤其體現(xiàn)在曲軸應(yīng)力的計算研究方面。隔膜泵是一種高新往復(fù)泵產(chǎn)品,具有無泄漏的突出特點。目前,國內(nèi)外泵行業(yè)均十分注重隔膜泵產(chǎn)品的試驗研究。本文以江蘇索普集團60萬噸/年醋酸工程用6DM—100/1.0型隔膜泵為例,將采用幾種不同方法對該泵不同結(jié)構(gòu)、承受雙向載荷的曲軸進行動、靜力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,具體內(nèi)容如下:1.曲軸載荷的特征分析。對曲軸承受單向載荷與雙向載荷(即單作用與雙作用曲軸)進行對比分析,指出兩者之間的區(qū)別;2.雙作用曲軸受力分析與計算。運用連續(xù)梁法對6DM—100/1.0型隔膜泵用整體式曲軸進行受力...
【文章來源】:浙江工業(yè)大學(xué)浙江省
【文章頁數(shù)】:80 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
往復(fù)式隔膜泵結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖
2.4實例計算2.4.1雙作用曲軸參數(shù)6DM一 100/l.0型隔膜泵采用的是對稱雙作用曲軸組件,其三維結(jié)構(gòu)如圖2一7所示。假設(shè)靠近輸入端為1拐,中間為2拐,最里面為3拐;與連桿連接端為主十字頭,對稱端為副十字頭;對應(yīng)活塞亦以主、副區(qū)別。主、副活塞作用過程相反,即主活塞為吸液階段時,副活塞為排液階段;反之相反。圖2一 76DM一100八.0型隔膜泵用曲軸組件6DM一 100/l.0型隔膜泵用曲軸的相關(guān)參數(shù)如表2-表2一 16DM一 100/l.0型隔膜泵用曲軸參數(shù)活塞數(shù)轉(zhuǎn)速n=86r/min
3.2.2單元選擇及網(wǎng)格劃分本文采用常用的三維20節(jié)點實體單元一SOLID95,SOLID95是比3一D、8節(jié)點固體單元SOLID45更高級的單元(結(jié)構(gòu)如圖3一3)。SOLID95單元能夠吸收不規(guī)則形狀的單元而精度沒有損失,可并立位移形狀并且對于曲線邊界的模型能很好的適應(yīng)性。圖3一 3SOLID95一20NODES單元結(jié)構(gòu)示意圖此單元能夠允許不規(guī)則形狀,并且不會降低精確性,特別適合邊界為曲線的模型;同時,其偏移形狀的兼容性好,每個節(jié)點有3個自由度(X,丫z方向),在空間的方位任意,本單元具有塑性、蠕變、輻射膨脹、應(yīng)力剛度、大變形以及應(yīng)變的能力,并且提供不同的輸出項。其它參數(shù)根據(jù)曲軸材料特性,設(shè)置為:彈性模量:ZellPa;泊松比:0.277。網(wǎng)格劃分密度很重要
【參考文獻】:
期刊論文
[1]柴油發(fā)動機動力學(xué)分析[J]. 莊杰,章志龍,李麗婷. 計算機輔助工程. 2007(03)
[2]內(nèi)燃機多連桿機構(gòu)的多體動力學(xué)分析[J]. 林建生,王姍,張寶歡,張霖. 天津大學(xué)學(xué)報. 2007(06)
[3]柱塞式液壓泵曲軸載荷特性及力學(xué)性能分析[J]. 馮平法,盛力,吳志軍,郁鼎文. 機械設(shè)計與制造. 2007(05)
[4]三缸單作用柱塞泵曲軸的理論分析與強度計算[J]. 華劍,周思柱,李寧. 機械研究與應(yīng)用. 2006(06)
[5]往復(fù)式活塞隔膜泵的技術(shù)參數(shù)及核心技術(shù)[J]. 凌學(xué)勤. 機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新. 2006(05)
[6]基于動力學(xué)仿真和有限元分析的曲軸疲勞壽命計算[J]. 張國慶,黃伯超,浦耿強,王成燾. 內(nèi)燃機工程. 2006(01)
[7]邊界條件處理對曲軸有限元分析的影響研究[J]. 孫軍,桂長林,汪景峰. 汽車工程. 2005(06)
[8]軍用柴油機曲軸的動態(tài)仿真研究[J]. 崔志琴,景銀萍. 內(nèi)燃機工程. 2005(01)
[9]曲軸強度計算新方法的研究[J]. 徐衛(wèi)國,黃榮華,趙淼森,左朝鳳,王興光. 內(nèi)燃機工程. 2004(05)
[10]PRB250/31.5乳化液泵曲軸結(jié)構(gòu)的有限元——優(yōu)化分析[J]. 王云平,郭衛(wèi). 機床與液壓. 2004(08)
碩士論文
[1]4DC柴油機曲軸軸系多體動力學(xué)仿真研究[D]. 胡金蕊.吉林大學(xué) 2006
[2]曲軸參數(shù)化建模和有限元分析[D]. 劉波.武漢理工大學(xué) 2006
[3]大型壓縮機曲軸特性研究[D]. 張海峰.南京理工大學(xué) 2005
[4]基于ANSYS的往復(fù)泵結(jié)構(gòu)分析軟件系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 朱愛華.浙江工業(yè)大學(xué) 2004
本文編號:3244342
【文章來源】:浙江工業(yè)大學(xué)浙江省
【文章頁數(shù)】:80 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
往復(fù)式隔膜泵結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖
2.4實例計算2.4.1雙作用曲軸參數(shù)6DM一 100/l.0型隔膜泵采用的是對稱雙作用曲軸組件,其三維結(jié)構(gòu)如圖2一7所示。假設(shè)靠近輸入端為1拐,中間為2拐,最里面為3拐;與連桿連接端為主十字頭,對稱端為副十字頭;對應(yīng)活塞亦以主、副區(qū)別。主、副活塞作用過程相反,即主活塞為吸液階段時,副活塞為排液階段;反之相反。圖2一 76DM一100八.0型隔膜泵用曲軸組件6DM一 100/l.0型隔膜泵用曲軸的相關(guān)參數(shù)如表2-表2一 16DM一 100/l.0型隔膜泵用曲軸參數(shù)活塞數(shù)轉(zhuǎn)速n=86r/min
3.2.2單元選擇及網(wǎng)格劃分本文采用常用的三維20節(jié)點實體單元一SOLID95,SOLID95是比3一D、8節(jié)點固體單元SOLID45更高級的單元(結(jié)構(gòu)如圖3一3)。SOLID95單元能夠吸收不規(guī)則形狀的單元而精度沒有損失,可并立位移形狀并且對于曲線邊界的模型能很好的適應(yīng)性。圖3一 3SOLID95一20NODES單元結(jié)構(gòu)示意圖此單元能夠允許不規(guī)則形狀,并且不會降低精確性,特別適合邊界為曲線的模型;同時,其偏移形狀的兼容性好,每個節(jié)點有3個自由度(X,丫z方向),在空間的方位任意,本單元具有塑性、蠕變、輻射膨脹、應(yīng)力剛度、大變形以及應(yīng)變的能力,并且提供不同的輸出項。其它參數(shù)根據(jù)曲軸材料特性,設(shè)置為:彈性模量:ZellPa;泊松比:0.277。網(wǎng)格劃分密度很重要
【參考文獻】:
期刊論文
[1]柴油發(fā)動機動力學(xué)分析[J]. 莊杰,章志龍,李麗婷. 計算機輔助工程. 2007(03)
[2]內(nèi)燃機多連桿機構(gòu)的多體動力學(xué)分析[J]. 林建生,王姍,張寶歡,張霖. 天津大學(xué)學(xué)報. 2007(06)
[3]柱塞式液壓泵曲軸載荷特性及力學(xué)性能分析[J]. 馮平法,盛力,吳志軍,郁鼎文. 機械設(shè)計與制造. 2007(05)
[4]三缸單作用柱塞泵曲軸的理論分析與強度計算[J]. 華劍,周思柱,李寧. 機械研究與應(yīng)用. 2006(06)
[5]往復(fù)式活塞隔膜泵的技術(shù)參數(shù)及核心技術(shù)[J]. 凌學(xué)勤. 機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新. 2006(05)
[6]基于動力學(xué)仿真和有限元分析的曲軸疲勞壽命計算[J]. 張國慶,黃伯超,浦耿強,王成燾. 內(nèi)燃機工程. 2006(01)
[7]邊界條件處理對曲軸有限元分析的影響研究[J]. 孫軍,桂長林,汪景峰. 汽車工程. 2005(06)
[8]軍用柴油機曲軸的動態(tài)仿真研究[J]. 崔志琴,景銀萍. 內(nèi)燃機工程. 2005(01)
[9]曲軸強度計算新方法的研究[J]. 徐衛(wèi)國,黃榮華,趙淼森,左朝鳳,王興光. 內(nèi)燃機工程. 2004(05)
[10]PRB250/31.5乳化液泵曲軸結(jié)構(gòu)的有限元——優(yōu)化分析[J]. 王云平,郭衛(wèi). 機床與液壓. 2004(08)
碩士論文
[1]4DC柴油機曲軸軸系多體動力學(xué)仿真研究[D]. 胡金蕊.吉林大學(xué) 2006
[2]曲軸參數(shù)化建模和有限元分析[D]. 劉波.武漢理工大學(xué) 2006
[3]大型壓縮機曲軸特性研究[D]. 張海峰.南京理工大學(xué) 2005
[4]基于ANSYS的往復(fù)泵結(jié)構(gòu)分析軟件系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 朱愛華.浙江工業(yè)大學(xué) 2004
本文編號:3244342
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