基于有限元的曲軸分析計算及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、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(jī)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及使用壽命。隨著往復(fù)泵功率密度的不斷提升和強(qiáng)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(jìn)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(yán)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(jìn)步

2、和相關(guān)研究人員的不懈努力，泵用曲軸強(qiáng)度的研究取得了較大進(jìn)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(tuán)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(jìn)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（

3、即單作用與雙作用曲軸）進(jìn)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(yùn)用連續(xù)梁法對6DM-100/1.0型隔膜泵用整體式曲軸進(jìn)行受力分析，求得支承處彎矩及軸頸受力大小，為三維有限元法分析提供邊界條件； 3.整體式曲軸應(yīng)力與模態(tài)分析。運(yùn)用Solidworks軟件建立雙作用整體式曲軸模型，導(dǎo)入ANSYS軟件，進(jìn)行應(yīng)力分析；并利用ANSYS軟件中的Block Lanczos方法，對三拐兩支承、三拐三支承和三

4、拐四支承三種不同曲軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)對比分析； 4.提出一種新型組合式多支點曲軸。在分析傳統(tǒng)整體式曲軸結(jié)構(gòu)的特點及其不足的基礎(chǔ)之上，介紹了一種多支點組合式偏心輪曲軸新結(jié)構(gòu)，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)闡述； 5.虛擬樣機(jī)仿真及物理樣機(jī)試驗。對傳統(tǒng)整體式與新型多支點組合式曲軸進(jìn)行靜力學(xué)和模態(tài)對比分析，同時借助ADAMS軟件進(jìn)行虛擬樣機(jī)仿真，驗證多支點組合式新結(jié)構(gòu)曲軸的優(yōu)異性，并對6DM-100/1.0型隔膜泵物理樣機(jī)進(jìn)行試驗，確定其額定