基于Ansys的泥浆泵连杆的有限元分析.pdf

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1、第51卷第5期V01．5lNo．5农业装备与车辆工程AGRICU唧RALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING2013年5月Mav2013doi：10．3969巧．isSn．1673—3142．2013．005．011基于Ansys的泥浆泵连杆的有限元分析刘依路，胡启国，张如华，胡小华(400074重庆重庆交通大学机电与汽车工程学院)[摘要]运用刚体平面运动学理论对泥浆泵动力端进行受力分析，结合PROE、ANsYs建立了连杆的几何模型和有限元模型，重点讨论了连杆大、小头裁荷和惯性力的处理方法，给

2、出了加栽方程及其计算过程。并使用APDL语言实现了复杂栽荷的程序化加载。在此基础上，运用有限元理论对连杆进行了静力学分析．得到了连杆在在典型工况下的应力状态及其危险部位，为进一步对曲轴连杆的设计和改进提供了可靠依据。(关键词】、泥浆泵；连杆；静力学分析；ANSYS[中图分类号]rI’Bl14_3[文献标志码]A[文章编号]1673—3142(2013)05．0042—05FiniteEl咖entAn嘶sisofCon耻ctingRodofMudP咖叩B勰ed叩ANsYS“uYilu，HuQiguo，Z}langR

3、uhua，Huxiaohua(ChongqingJiaotongUniversity，Chon鹊ing400074，China)[Ab譬咖ct]Theforcesofmudpumppowerendwereanalyzedusingri百db()dyplanekinematicstheory，tllree—dimensionalgeometricmodelaIldfiniteelementmodelsofconnectingrodwereestablishedbyusingPROEaIldANSYS80ftware

4、，pmcessingmetllodofloadssubjectedtocoIlIlectingrod粕dinertiaforcewasdiscussed，loadingequationaIlditscalcIllationproce鸥were西ven，procedureloadingofcomplexloadwasrea“zedusingAPDLlanguage．0nt}Iisbasis，t}lesta￡ic锄alysisw鹅c删edoutbasedontllefiniteelementt11eorytoeval

5、uatestressstate粕dd蛐gemusareasofconnectingmdundertypicalcondition．Itc锄providereliablebasisfor如mlerdesignandimpmVementofconnectingmd．[Key啪rds]mudpump；connectingmd；staticanalysis；ANSYS0引言泥浆泵是钻探机械设备的重要组成部分。它的主要作用是在钻进过程中将泥浆随钻头钻进注入井下，起着冷却钻头、清洗钻具、固着井壁、驱动钻进。并将打钻后岩屑带回

6、地面的作用【1]。连杆是泥浆泵泵动力端中最重要的零件，它是将曲轴的旋转运动转化为十字头、活塞的往复运动。在工作过程中，连杆承受着十字头和曲轴对它的作用力、惯性力以及自身的重力的综合作用，这些力随着泥浆泵的吸液、排液冲程发生周期性的变化，在连杆上产生交变的应力作用。而且在大、小头和杆身的过渡圆角处均呈现不同程度的应力集中。因此，连杆的主要失效模式为疲劳断裂。随着泥浆泵的高速、高强度的发展，对泥浆泵的主要部件的要求越来越苛刻。因此对泥浆泵动力端连杆进行有限元分析。对于防止疲劳断裂事故的发生，提高泥浆泵的使用寿命和设计

7、水平都有重要的意义。1连杆的几何模型与网格划分收稿日期：2013—04_02修回日期：2013一04一081．1连杆的几何模型建立准确、可靠的几何模型，是利用有限元法进行分析的重要步骤之一。在实际建模中，完全按照实体建立分析模型，进行有限元分析往往是很困难的，通常对实体模型进行适当的简化处理。利用PROE建立了某泥浆泵的连杆三维模型(见图1)，并对连杆进行了适当的简化：忽略了连杆大头、小头的油孔和杆身的小的油道、尺寸小于5mm的倒角和过渡圆角。图1连杆的三维几何模型Fig．13DmOdeIOfcOnnecting

8、删1．2连杆的网格划分有限元网格划分是有限元分析的一个重要环节．网格划分的好坏对有限元分析的精度和计算规模将产生直接的影响。利用H)rpe咖esh对连杆进行六面体网格划分，然后将有限元网格模型导第51卷第5期刘依路等：基于娜的泥浆泵连杆的有限元分析43一一_一——————————————————————————————————————————————————————一人到