交变载荷下乳化液泵曲轴有限元分析研究

发布时间：2017-05-28 01:02

  本文关键词：交变载荷下乳化液泵曲轴有限元分析研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着综采工艺的不断发展，乳化液泵也向高压大流量，结构紧凑化方向发展。曲轴系统作为乳化液泵重要的机械传动部件，是乳化液泵最重要的部件之一。它的整体结构、曲拐的空间分布及尺寸参数在很大程度上影响泵的整体结构，因其承受着巨大的周期性交变载荷，产生强大的交变扭转应力和弯曲应力，所以极易造成曲轴的弯曲变形甚至疲劳断裂。因此,如何较准确地得到曲轴的应力与变形的大小及分布，校核其疲劳强度，估算其疲劳寿命，对曲轴结构优化和改进设计具有重要意义。 本文以MRB400/31.5型乳化液泵为研究对象，对乳化液泵的中心曲柄连杆机构进行运动学和动力学分析计算，得到柱塞和连杆的位移、速度和加速度以及作用在曲轴上并随曲柄转角周期性变化的力的函数关系式，并以实例每隔10°为一研究工况，利用MATLAB编程得到作用在曲轴各曲拐上的径向力和切向力，，为后面有限元分析各工况提供载荷边界条件。 利用三维软件CATIA对乳化液泵曲轴进行符合实际情况的建模，采用ABAQUS软件对其进行了整体有限元分析，研究了整体曲轴在各工况下的应力和变形状况，并得到应力最大工况位置。根据应力响应结果并结合材料特性，校核了该乳化液泵曲轴在交变载荷下的疲劳强度，并建立曲轴-支承接触模型，运用接触有限元方法研究整体曲轴强度，并对主轴颈刚性支承模型和接触有限元模型两种方法进行比较分析，为曲轴强度设计和技术改进提供了参考依据。
【关键词】：乳化液泵 曲轴 CATIA 有限元ABAQUS 动载荷
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TD40;TH38
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 选题的背景及研究的意义8-9
• 1.1.1 选题的背景8
• 1.1.2 研究的意义8-9
• 1.2 乳化液泵曲轴国内外研究现状与发展9-11
• 1.3 本文研究内容11
• 1.4 本章小结11-12
• 2 曲柄连杆机构的动力学分析计算12-29
• 2.1 曲柄连杆机构的运动学分析12-14
• 2.1.1 曲柄运动13
• 2.1.2 柱塞运动13-14
• 2.1.3 连杆运动14
• 2.2 曲柄连杆机构受力分析14-16
• 2.2.1 柱塞端面液体压力14-15
• 2.2.2 惯性力15
• 2.2.3 摩擦力15
• 2.2.4 综合柱塞力15-16
• 2.2.5 柱塞侧向力、连杆力及输出扭矩16
• 2.3 计算结果分析16-21
• 2.3.1 柱塞连杆运动学16-18
• 2.3.2 曲柄-连杆机构受力分析18-21
• 2.4 曲轴受力分析及计算21-23
• 2.5 曲轴受力实例计算23-28
• 2.5.1 乳化液泵曲轴参数23-24
• 2.5.2 研究工况确定24-28
• 2.6 本章小结28-29
• 3 有限元法及曲轴模型建立29-35
• 3.1 有限元法29-32
• 3.1.1 有限元法简介29-31
• 3.1.2 有限元分析软件 ABAQUS31-32
• 3.2 曲轴几何模型的建立32-34
• 3.2.1 CATIA 三维软件32-33
• 3.2.2 几何模型建立33-34
• 3.3 本章小结34-35
• 4 曲轴有限元分析35-50
• 4.1 曲轴有限元模型的建立35-36
• 4.1.1 曲轴有限元分析过程35-36
• 4.1.2 定义单元属性36
• 4.2 网格划分36-37
• 4.3 曲轴整体有限元分析37-40
• 4.3.1 主轴颈刚性支承37-38
• 4.3.2 载荷的计算38-40
• 4.4 计算结果及分析40-47
• 4.4.1 应力分析42-44
• 4.4.2 不同加载方式的比较44-45
• 4.4.3 主轴颈刚性支承计算结果分析45
• 4.4.4 应变分析45-47
• 4.5 曲轴强度校核47-48
• 4.5.1 曲轴静强度校核47-48
• 4.5.2 曲轴疲劳强度校核48
• 4.6 本章小结48-50
• 5 曲轴强度的接触有限元分析50-59
• 5.1 接触问题及其在 ABAQUS 中的应用50-52
• 5.1.1 接触问题分析50-51
• 5.1.2 ABAQUS 接触问题有限元分析介绍51-52
• 5.2 建立曲轴和支座接触模型52-53
• 5.3 整体曲轴接触分析53-57
• 5.3.1 划分网格以及生成接触单元53-54
• 5.3.2 定义接触54-55
• 5.3.3 边界条件的施加55-56
• 5.3.4 计算结果及分析56-57
• 5.4 主轴颈刚性支承、接触有限元法的比较57-58
• 5.5 本章小结58-59
• 6 结论与展望59-61
• 6.1 结论59
• 6.2 展望59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65
• 附录65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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  本文关键词：交变载荷下乳化液泵曲轴有限元分析研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：401546