基于LMS Virtual. Lab和AMESim的泥浆泵联合仿真及曲轴结构优化

发布时间：2019-03-13 18:30

【摘要】：由于泥浆泵曲轴受到复杂的交变应力,导致曲轴曲柄销过渡圆角处因受到过大应力而疲劳失效。采用LMS Virtual.Lab和AMESim分别建立了泥浆泵动力端系统和液力端系统模型,并将2个子模型集成一体化模型,最终实现机械、液力系统的联合仿真对泥浆泵曲轴应力进行分析,得到曲轴运行时的应力分布。为了降低曲柄梢过渡圆角处的应力,设计优化阶梯形圆角来代替泥浆泵曲轴曲柄销圆角。再基于响应面法建立以曲柄梢圆角应力最小为优化目标的模型,通过优化前后的应力对比可得:当设计因子为R_1=4 mm,R_2=3.2 mm,H=122 mm时,优化后的应力较优化前降低了20.29%,优化模型可为泥浆泵曲轴的设计提供参考。
[Abstract]:Due to the complex alternating stress on the crankshaft of mud pump, fatigue failure occurs at the transition fillet of crankshaft crank pin due to excessive stress. The model of mud pump power terminal system and hydraulic end system are established by LMS Virtual.Lab and AMESim, and the two sub-models are integrated into the integrated model. Finally, the joint simulation of mechanical and hydraulic system is realized to analyze the stress of mud pump crankshaft. The stress distribution of crankshaft is obtained. In order to reduce the stress of crank tip transition fillet, an optimized step-shaped fillet was designed to replace the crank pin fillet of mud pump crankshaft. Based on the response surface method, a model with the minimum corner stress of the crank tip as the optimization objective is established. By comparing the stresses before and after the optimization, we can get the following conclusions: when the design factor is R ~ (1) ~ (4) mm,R_2=3.2 mm,H=122 mm, The stress after optimization is reduced by 20.29% compared with that before optimization. The optimized model can provide reference for the design of mud pump crankshaft.
【作者单位】： 西南石油大学机电工程学院;
【分类号】：TH38;TP391.9

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本文编号：2439658