大型隔膜泵作為固-液兩相介質輸送的核心設備,在冶金、石油化工和長距離管道輸送等領域得到了廣泛的應用。大型隔膜泵動力端主要由下箱體、曲軸、連杆、十字頭和介杆等關鍵部件所組成。其中,介杆與十字頭為法蘭連接,受結構影響,介杆的法蘭圓角在隔膜泵工作過程中應力較大,容易損壞。因此,為保證大型隔膜泵在用戶現場正常、穩定、安全的運行,在介杆的設計過程中應對其進行強度分析校核,以確保其強度滿足設計要求。傳統的介杆分析是進行單件靜強度分析計算,相比於裝配體,約束與加載方式對於介杆的分析結果影響較大,所得到的結果相比於真實情況偏大,造成設計浪費。為了節省設計成本,介杆分析采用更加接近實際工況的裝配體分析。本文采用有限元軟件ADINA對大型隔膜泵介杆(工況活塞力為175T)進行有限元分析與校核,分別進行單件強度分析與裝配體強度分析。對比兩種分析方法的差別,優化分析設計方法,降低設計成本。
針對175T介杆采用有限元分析軟件ADINA進行單件與裝配體強度分析。介杆的三維模型如圖所示。采用單件分析方法的網格劃分與邊界條件添加如圖2所示。根據三缸單作用隔膜泵介杆的受力關係,將與活塞杆接觸麵上施加全約束,於介杆的法蘭麵上添加壓強邊界,壓力大小為175T。
凯发网址直营分析方法,采用裝配體分析的網格劃分與邊界條件添加如圖所示。如圖3所示,介杆與圓環麵麵接觸,圓環起到與十字頭相同的作用,於圓環麵添加壓強邊界,壓力大小為175T,將與活塞杆接觸麵上施加。
通過兩種分析方法得出的分析結果如圖所示。圖為單件強度分析方法的位移雲圖,圖為單件強度分析方法的應力雲圖,介杆的最大應力位於法蘭圓角處,最大應力為157.8MPa,最大位移為0.216mm。
圖為采用裝配體分析的位移雲圖和應力雲圖,凯发网址直营分析算法後,介杆的最大應力同樣位於法蘭圓角處,但最大應力為140MPa,介杆的最大位移為0.203mm。
兩種分析方法的最大應力和安全係數匯總見表。
通過以上分析可以看出,介杆的單件計算得到的應力比裝配體分析的應力大很多,靜強度安全係數與疲勞強度安全係數均有較大差距,分析其原因,由位移雲圖可以看出,采用單件分析的介杆法蘭外邊緣的變形量較大,究其原因是由於作用力引起的外邊緣的撓度大於法蘭內側,因此法蘭根部圓角應力較大。強度校核原則為安全係數大於許用安全係數,因此,由於采用裝配體進行的分析安全係數較大,可以在介杆的設計過程中減小設計尺寸,從而降低介杆的生產成本。
專業從事機械產品設計│有限元分析│CAE分析│結構優化│技術服務與解決k8 kaifa
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司www.alllinkchina.com,轉載請注明出處和相關鏈接!