高压往复泵曲轴疲劳强度分析及设计改进

对某型号三缸单作用往复泵各机构进行运动和受力分析,得到曲轴载荷变化规律;选取两种最危险工况对曲轴进行有限元分析,得到曲轴的应力分布情况,并对曲轴进行疲劳强度校核;结果表明该曲轴疲劳强度安全系数未满足要求,从理论上验证了曲轴发生断裂的实际情况;基于有限元分析,提出两种改进设计方案,并验证其满足疲劳强度要求。     

基于MSC有限元分析的五缸往复泵曲轴疲劳强度校核

针对五缸往复泵曲轴结构形状和受力情况都比较复杂的状况,通过对五拐三支承曲轴建立整体三维模型,在MSC.Patran/MSC.Nastran软件环境下对其进行有限元模态分析,并联合动力学仿真软件MSC.Adams对该曲轴进行瞬态动力学有限元分析,得到曲轴在工作循环中的最大危险点及其应力值,并利用这些数据进行疲劳强度校核.提出了一种基于模态法瞬态有限元分析的曲轴疲劳强度校核的方法,为往复泵曲轴设计和疲劳强度校核计算提供了有价值的指导参考.     

大功率往复泵曲轴疲劳分析

曲轴是大功率往复泵动力端核心零部件,直接决定往复泵的性能。曲轴在工作状态下受力情况十分复杂,故曲轴不仅要满足强度校核计算,还要考虑低应力水平下的疲劳断裂。利用有限元法对曲轴进行强度分析,生成.rst结果文件,设定曲轴材料的S-N曲线,将数据导入疲劳分析软件进行疲劳分析,得到损伤、寿命结果,以此评估曲轴的疲劳特性。经分析研究,曲轴最大损伤位置发生在第2曲柄销根部圆角处,其最小循环次数1.23×10~7,满足曲轴设计要求。     

往复泵曲轴疲劳可靠性分析

为提高往复泵的设计水平,基于三柱塞单作用往复泵曲轴实例,通过将曲轴所受各力按相应坐标系分解,并将周期性作用力在时间相离散以及划分为若干计算断面,建立了曲轴疲劳可靠性分析模型。利用已开发的往复泵曲轴强度计算与校核软件计算并导出数据,应用半径矢量法分别求出曲轴各断面应力与疲劳极限的均值及标准偏差,使用联接方程求出各断面的联结系数,详细分析了曲轴模型的疲劳可靠性。通过对一系列实际使用效果良好和失效曲轴的疲劳可靠度进行计算与分析,得出了三柱塞单作用往复泵曲轴疲劳可靠度的合理取值;对于原可靠度过高的曲轴,反求出该曲轴实际能安全可靠承受的最大柱塞力,充分利用原机组的富余能力。往复泵曲轴疲劳可靠性分析具有重要的理论和实际应用价值。     

新型组合式隔膜泵用三拐曲轴的研究

针对往复式隔膜泵动力端设计,提出了一种三拐四支承组合式曲轴新结构.采用有限元法,将新型组合式曲轴结构与传统三拐二支承整体式曲轴结构进行静力学对比研究,分析它们的应力变化规律并计算出最大应力值,并利用这些数据进行疲劳强度校核.通过对比分析,验证了组合式曲轴新结构的优势,对今后往复泵用曲轴的设计及制造具有一定的指导意义.     

柱塞式往复泵曲轴CAD模块开发

在对往复泵设计理论及机械CAD技术进行系统的分析和研究的基础上,运用VB6．0开发出了高效实用的三柱塞往复泵CAD系统软件。介绍了这一CAD系统的曲轴设计模块开发过程。该模块能够进行三柱塞往复泵曲轴的尺寸计算、强度校核、刚度校核,并以广泛使用的绘图软件SolidWorks为基本平台,开发出三柱塞往复泵曲轴模块的参数化绘图程序,实现了绘制曲轴的自动化。     

4M12型压缩机曲轴多柔体动力学仿真分析

将多柔体动力学应用到曲轴的仿真计算中,运用多体动力学仿真软件ADAMS进行多柔体动力学仿真,得到曲轴在实际工作过程中的动态载荷。利用有限元ANSYS软件对该曲轴进行瞬态响应分析,得到曲轴的应力分布云图及危险节点应力随时间变化曲线,是曲轴进行疲劳寿命分析的前提,为曲轴的设计提供理论指导。     

基于有限元的泵曲轴疲劳强度计算

针对三缸活塞泵曲轴复杂的结构和受力,用一工程案例,以图表方式直观展现了曲轴的受力状况,并利用有限元方法计算出曲轴的应力,对危险点的应力进行提取,通过弯扭合成的安全系数法计算出曲轴的疲劳安全系数.这种方法原理简单,保证了计算的准确、快速、可靠,可以作为相似受力构件的设计参考,对目前大功率往复泵的开发具有现实意义.     

三柱塞往复泵曲轴受力分析及强度校核设计技术研究

三柱塞往复泵动力端曲轴承受交变载荷,合理的曲轴受力分析及强度校核设计方法对于曲轴设计极为重要。针对三柱塞往复泵动力端曲轴的运转特性,总结了曲轴受力分析和疲劳强度校核方法,构建了曲轴强度数字化校核设计方法,并以实例对比验证三柱塞往复泵动力端曲轴受力分析及强度校核设计过程,对于泵的结构设计具有实用价值。     

点火顺序对曲轴动不平衡的影响

为了改善往复泵运转的平稳性和可靠性,减小往复泵的振动,提高机械效率和使用寿命,文中以往复泵曲轴作为研究对象,阐述了曲轴运转时产生动不平衡的原因,分析了点火顺序对曲轴动不平衡的影响,运用解析法得出了曲轴在不同点火顺序下运转时曲轴动不平衡量(惯性力偶矩)的相对大小。对于五曲拐曲轴,得出了曲轴运转时产生最小和最大动不平衡量的点火顺序。对于往复泵曲轴的设计具有一定参考借鉴意义。     

往复压缩机曲轴强度分析

基于热动力计算的结果,通过利用Ansys建立轴系的三维模型,对整体曲轴进行了应力计算,得到了危险节点处的应力变化曲线以及在载荷变化周期内的最大应力幅值,最后校核了静强度和疲劳强度.结果表明设计工况下该轴系的强度符合设计规范要求,同时为同类型压缩机曲轴设计提供了理论依据.     

往复压缩机曲轴强度校核

基于压缩机综合活塞力,利用Matlab软件编写程序求解曲轴危险截面上的应力,利用复合应力对曲轴进行强度校核。结果表明工况下曲轴静强度和疲劳强度安全系数满足要求,为同类型往复压缩机曲轴设计提供了理论参考。     

五柱塞往复泵曲轴轴承的多体动力学分析

为了研究高压工况下柱塞往复泵曲轴轴承的动力学性能,联合应用ADAMS和AMESim软件建立五柱塞往复泵机液耦合作用的多体动力学模型,并采用ANSYS软件对曲轴做柔性化处理,最终建立计算数据动态传输的柱塞往复泵虚拟样机模型。研究结果显示:曲轴两端同型号轴承在同工况下的运行轨迹并非完全相同,且轴承保持架径向偏移区域主要位于柱塞液压力作用方向;滚子与内外圈的接触力为一对相互作用力,且滚子与保持架之间的碰撞力非常小。该文通过建立五柱塞往复泵虚拟样机模型,可以获得往复泵曲轴滚动轴承的内部动态特性,对其优化设计、故障诊断具有指导意义。     

曲轴质量转化的计算

活塞式压缩机、往复泵等往复式机械得到广泛的应用。这类机械在设计和改型时经常要进行惯性力的平衡计算。由于曲轴的形状较为复杂,常给计算过程中的质量转化带来一定的困难。本文就某种常见的曲轴形式进行一些计算的探讨。     

往复压缩机曲轴变工况条件下有限元分析

在往复天然气压缩机工作过程热力和动力计算的基础上,本文利用有限元法对压缩机的曲轴进行了应力分析与模态分析。以某天然气压缩机为对象进行了三维建模,在变工况的运行条件下研究了曲轴的应力和变形状态,数值分析了曲轴在交变载荷下的静强度和疲劳强度,指出其运行的危险边界工况,并对曲轴进行了模态分析,得到了自由振动模态振型与频率,在变转速的条件下,激振力频率有效避开固有频率。本文的研究结果可为同类压缩机曲轴的设计提供参考。     

往复泵曲轴特征尺寸计算模块开发

基于对往复泵设计理论及机械CAD技术进行系统的分析和研究的基础上，结合往复泵设计、制造的实际经验，运用VB6．0开发出了高效实用的三柱塞往复泵CAD系统软件，介绍了这一CAD系统的曲轴特征尺寸计算模块开发过程。     

曲轴应力分析的有限元方法

本文以某高压泵曲有限元计算为例，阐述了对曲轴进行应力分析的有限元方法，包括曲轴的受力分析，最不利工况及最危险面位置的确定，边备件及约束条件的处理，尤其是接触应力的处理方法。用有限元方法可比较准确地获得曲轴的真实应力场及危险断面的应力分布，为曲轴的强度设计提供可靠依据。图１０表０参２。     

基于ANSYS-FATIGUE的曲轴疲劳寿命计算

基于有限元通用软件ANSYS的疲劳寿命分析方法,运用ANSYS的FATIGUE模块,将有限元方法和疲劳寿命分析理论相结合,对往复泵曲轴进行三维参数化建模,并编制APDL命令流,建立疲劳分析文件对往复泵曲轴进行累积损伤系数计算,计算曲轴的疲劳寿命为26年.并对机组进行扩容10%、15%后,计算出曲轴的疲劳寿命分别为年18年和14.7年.     

基于雨流计数法的压缩机曲轴疲劳寿命分析

以4M12-2.5/250型往复压缩机的曲轴为研究对象,研究其疲劳失效的过程,估算其疲劳寿命。对曲轴进行多柔体动力学仿真后得到了曲轴的动态载荷和其危险节点的应力-时间历程。采用雨流计数法对节点的应力-时间历程进行统计处理,将其处理成一系列的全循环或半循环载荷,编制程序载荷谱,结合疲劳累积损伤模型和材料的S-N曲线,计算其危险节点的疲劳寿命,为曲轴的结构设计与优化提供一定的理论依据,对提高曲轴的可靠性有一定的意义。     

基于弹簧支承的柴油机曲轴强度有限元分析

运用MSC．Patran＆Nastran对某柴油机曲轴整体进行三维实体建模、网格划分和静强度有限元分析。在计算中充分考虑主轴承刚度对曲轴应力的影响,采用弹簧单元模拟轴承支承,更接近实际情况。为了避免在计算结果中因弹簧单元的单节点支承而产生的应力集中影响曲轴整体的应力分布,提出曲轴强度分析分两步进行的计算方法,最终得到整体曲轴准确的应力分布。还探讨不同轴承支承刚度对整体曲轴应力状态的影响,结果表明主轴承支承按刚性支承处理是偏危险的。