發(fā)布時(shí)間：2017-07-18 15:05

  本文關(guān)鍵詞：高壓注射泥漿泵的疲勞可靠性分析及壽命預(yù)測(cè)

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【摘要】：曲軸連桿是泥漿泵動(dòng)力端中最重要的零部件，其結(jié)構(gòu)參數(shù)決定著整個(gè)泥漿泵的尺寸和重量，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度決定著整個(gè)泥漿泵的承載能力，其疲勞壽命決定著整個(gè)泥漿泵的疲勞壽命。曲軸連桿在工作中受到反復(fù)的交變載荷而容易產(chǎn)生疲勞破壞，由于疲勞破壞沒有明顯的宏觀塑性變形，當(dāng)其損傷達(dá)到臨界狀態(tài)，往往發(fā)生突變式的斷裂，造成災(zāi)難性的事故，引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此對(duì)泥漿泵動(dòng)力端曲軸連桿進(jìn)行疲勞強(qiáng)度和壽命分析，對(duì)于防止機(jī)械疲勞斷裂事故的發(fā)生，提高泥漿泵的使用壽命和設(shè)計(jì)水平都要重要的意義。 運(yùn)用剛體平面運(yùn)動(dòng)學(xué)理論對(duì)泥漿泵動(dòng)力端進(jìn)行受力分析，得到曲軸連桿在泥漿泵吸液、排液周期的作用力變化曲線，結(jié)合PROE建立曲軸連桿的三維模型，綜合利用有限元軟件ANSYS、Patran/Nastran和動(dòng)力學(xué)軟件Adams對(duì)曲軸連桿進(jìn)行靜力學(xué)分析、模態(tài)分析和多柔體動(dòng)力學(xué)分析，，找出曲軸連桿的危險(xiǎn)部位，獲得曲軸連桿的應(yīng)力—時(shí)間歷程曲線，并導(dǎo)出疲勞載荷譜。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用疲勞可靠性設(shè)計(jì)理論對(duì)曲軸連桿進(jìn)行了疲勞可靠性分析，利用MSC.Fatigue軟件對(duì)曲軸連桿進(jìn)行了疲勞壽命分析。最后綜合現(xiàn)階段泥漿泵曲軸連桿設(shè)計(jì)過程和工程實(shí)踐中發(fā)生的斷裂事故，探討了提高曲軸連桿疲勞壽命的措施。 仿真結(jié)果表明：在連桿大頭和桿身的過渡圓角處、曲軸的主軸頸過渡圓角處均存在較嚴(yán)重的應(yīng)力集中，且應(yīng)力集中處的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的屈服強(qiáng)度極限，符合靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，但在交變應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生疲勞斷裂，是曲軸連桿的危險(xiǎn)部位，在應(yīng)力集中處，曲軸連桿的疲勞可靠性和疲勞壽命最低，此處的疲勞可靠度和疲勞壽命決定了曲軸連桿的整體疲勞可靠度和疲勞壽命。仿真結(jié)果和動(dòng)力端曲軸連桿常見的斷裂部位相吻合，證實(shí)了仿真結(jié)果的正確性，為進(jìn)一步對(duì)曲軸連桿的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供了依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：泥漿泵 曲軸連桿 靜力學(xué)分析 多柔體動(dòng)力學(xué) 疲勞可靠性 疲勞壽命
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH38
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景和意義9
• 1.2 泥漿泵國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 泥漿泵國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 動(dòng)力端曲柄連桿機(jī)構(gòu)疲勞國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 疲勞壽命預(yù)測(cè)方法12-13
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容和主要問題13-15
• 1.3.1 課題的主要內(nèi)容13-14
• 1.3.2 課題面臨的主要問題14-15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第二章 泥漿泵動(dòng)力端受力分析及仿真16-28
• 2.1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)16-19
• 2.1.1 活塞的運(yùn)動(dòng)16-18
• 2.1.2 連桿的運(yùn)動(dòng)18-19
• 2.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力分析19-27
• 2.2.1 作用于動(dòng)力端的力19-20
• 2.2.2 活塞—十字頭的受力分析20-21
• 2.2.3 連桿的受力分析21-22
• 2.2.4 曲軸的受力分析22-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第三章 曲柄連桿結(jié)構(gòu)有限元分析28-47
• 3.1 有限元法基本思想及其特點(diǎn)28-29
• 3.2 連桿有限元分析29-39
• 3.2.1 連桿幾何模型29-30
• 3.2.2 連桿的網(wǎng)格劃分30
• 3.2.3 連桿材料屬性30
• 3.2.4 將連桿有限元模型導(dǎo)入到 ansys30-31
• 3.2.5 載荷的施加31-36
• 3.2.6 位移邊界條件處理36-38
• 3.2.7 連桿有限元后處理結(jié)果分析38-39
• 3.3 曲軸的有限元分析39-46
• 3.3.1 曲軸的幾何模型39-40
• 3.3.2 曲軸有限元網(wǎng)格劃分40
• 3.3.3 曲軸載荷邊界條件40-41
• 3.3.4 曲軸位移邊界條件的處理41-42
• 3.3.5 曲軸分析工況的選擇42-43
• 3.3.6 曲軸有限元后處理分析43-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)分析47-65
• 4.1 多柔體動(dòng)力學(xué)理論47-50
• 4.2 曲軸連桿剛?cè)狁詈夏Ｐ偷慕?/span>50-55
• 4.2.1 曲軸連桿柔性體的建立50-54
• 4.2.2 約束邊界條件的處理54
• 4.2.3 載荷邊界條件處理54-55
• 4.3 仿真結(jié)果與分析55-64
• 4.3.1 作用在動(dòng)力端的力55-58
• 4.3.2 連桿的動(dòng)應(yīng)力分析58-60
• 4.3.3 曲軸的動(dòng)應(yīng)力分析60-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)疲勞可靠性分析65-76
• 5.1 疲勞可靠性分析相關(guān)理論65-70
• 5.1.1 疲勞可靠性分析的基本過程65
• 5.1.2 復(fù)合應(yīng)力作用下的疲勞強(qiáng)度的確定65-66
• 5.1.3 影響疲勞強(qiáng)度的主要因素66-68
• 5.1.4 零件的疲勞極限線圖68-70
• 5.2 連桿疲勞可靠度計(jì)算70-73
• 5.2.1 確定連桿的工作應(yīng)力71
• 5.2.2 確定連桿的疲勞極限71-72
• 5.2.3 確定連桿疲勞可靠度72-73
• 5.3 曲軸疲勞可靠度計(jì)算73-75
• 5.3.1 確定曲軸的工作應(yīng)力73
• 5.3.2 確定曲軸的疲勞極限73-75
• 5.3.3 計(jì)算曲軸的疲勞可靠性75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第六章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)疲勞壽命分析76-87
• 6.1 疲勞壽命分析的基本理論76-80
• 6.1.1 疲勞累積損傷理論76-78
• 6.1.2 MSC.Fatigue 疲勞分析步驟78-80
• 6.1.3 曲軸連桿疲勞分析方法的選擇80
• 6.2 連桿的疲勞壽命分析80-83
• 6.2.1 連桿疲勞載荷譜的輸入80-81
• 6.2.2 連桿材料疲勞特性的定義81-82
• 6.2.3 連桿的疲勞壽命結(jié)果分析82-83
• 6.3 曲軸的疲勞壽命分析83-85
• 6.3.1 曲軸疲勞載荷譜的輸入83-84
• 6.3.2 曲軸材料疲勞特性的定義84-85
• 6.3.3 曲軸的疲勞壽命結(jié)果分析85
• 6.4 曲軸連桿的改進(jìn)措施85-86
• 6.5 本章小結(jié)86-87
• 第七章 結(jié)論與展望87-89
• 7.1 總結(jié)87-88
• 7.2 展望88-89
• 致謝89-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及科研情況94

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