基于有限元的曲轴分析计算及其结构优化

发布时间：2021-06-23 05:37

　　曲轴作为往复泵动力端中最关键的受力零件,它的可靠性直接影响着整机的可靠性、经济性以及使用寿命。随着往复泵功率密度的不断提升和强化,曲轴的工作条件愈加苛刻,因此,曲轴的结构分析及优化在往复泵动力端的设计和改进过程中占有极其重要的地位。曲轴几何形状复杂,应力集中现象严重,影响其总体性能的因素众多。失效实例表明,疲劳断裂是其主要失效形式,通过连杆作用在曲柄销上的交变载荷是造成曲轴疲劳破坏的主要原因。近20年来,随着计算技术的不断进步和相关研究人员的不懈努力,泵用曲轴强度的研究取得了较大进展,尤其体现在曲轴应力的计算研究方面。隔膜泵是一种高新往复泵产品,具有无泄漏的突出特点。目前,国内外泵行业均十分注重隔膜泵产品的试验研究。本文以江苏索普集团60万吨/年醋酸工程用6DM—100/1.0型隔膜泵为例,将采用几种不同方法对该泵不同结构、承受双向载荷的曲轴进行动、静力学分析和结构优化,具体内容如下:1.曲轴载荷的特征分析。对曲轴承受单向载荷与双向载荷（即单作用与双作用曲轴）进行对比分析,指出两者之间的区别;2.双作用曲轴受力分析与计算。运用连续梁法对6DM—100/1.0型隔膜泵用整体式曲轴进行受力... 

【文章来源】：浙江工业大学浙江省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

往复式隔膜泵结构和工作原理示意图

2.4实例计算2.4.1双作用曲轴参数6DM一 100/l.0型隔膜泵采用的是对称双作用曲轴组件，其三维结构如图2一7所示。假设靠近输入端为1拐，中间为2拐，最里面为3拐;与连杆连接端为主十字头，对称端为副十字头;对应活塞亦以主、副区别。主、副活塞作用过程相反，即主活塞为吸液阶段时，副活塞为排液阶段;反之相反。图2一 76DM一100八.0型隔膜泵用曲轴组件6DM一 100/l.0型隔膜泵用曲轴的相关参数如表2-表2一 16DM一 100/l.0型隔膜泵用曲轴参数活塞数转速n=86r/min

3.2.2单元选择及网格划分本文采用常用的三维20节点实体单元一SOLID95，SOLID95是比3一D、8节点固体单元SOLID45更高级的单元(结构如图3一3)。SOLID95单元能够吸收不规则形状的单元而精度没有损失，可并立位移形状并且对于曲线边界的模型能很好的适应性。图3一 3SOLID95一20NODES单元结构示意图此单元能够允许不规则形状，并且不会降低精确性，特别适合边界为曲线的模型;同时，其偏移形状的兼容性好，每个节点有3个自由度(X，丫z方向)，在空间的方位任意，本单元具有塑性、蠕变、辐射膨胀、应力刚度、大变形以及应变的能力，并且提供不同的输出项。其它参数根据曲轴材料特性，设置为:弹性模量:ZellPa;泊松比:0.277。网格划分密度很重要

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3244342