基于有限元法的三柱塞往复泵壳体静力分析.pdf

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1、精密制造与自动化2014年第2期基于有限元法的三柱塞往复泵壳体静力分析郑龙燕(山东冶金技师学院济南250109)摘要基于有限元法对三柱塞往复泵壳体进行了受力分析，对实体进行了建模、网络划分、加载载荷，求解了在4个工况时的位移变形和应力分布。根据第一强度理论进行了最大拉应力分析，根据第二强度理论进行了最大抗应变理论计算，并对壳体结构进行了优化。通过有限元分析后，找出了壳体中的薄弱部位并加以改进，为生产企业提供了提高产品质量的理论和帮助。关键词曲轴壳体工况有限元静力学随着石油资源越来越匮乏，不少国家将石油

2、勘探重点转移到了深海，而柱塞泵是深海石油勘探、开发不可缺少的固井装置。某单位设计的3ZB．265型三柱塞固井泵，泵中的三个活塞在曲柄连杆机构的图2小齿轮轴上4个轴承分布图带动下作往复运动”。泵的壳体部分采用钢板焊接式结构，且焊后消除了内应力。设计输出压力150Mpa，而实际输出压力却只有50Mpa左右。从壳体及支座受力情况入手，采用UG6．0设计圈软件建模，利用数据接口将建好的模型导入有限元分析软件ANSYS12．0，并对壳体及支座进行网格划图3壳体上主要受力部位简图分和加载载荷，得出壳体及支座应力场

3、。将计算结果与所用材料许用应力进行比较，找出不满足强度3ZB．265型柱塞泵是典型的往复泵，根据往复泵要求的部位，并提出解决方案。设计理论，曲轴转角每次增加的幅度为10o。经过计算曲轴、连杆、活塞、十字头、导套及10个轴承1壳体部分受力分析座的受力情况之后，共得到了36个工况。机体局该柱塞泵工作时，壳体受力的主要来源有：曲部受力大小可以通过EXCEL表进行计算，机体局柄机构通过4个双列滚针轴承和2个深沟球轴承对部受力最大的情况可以汇总为4个工况，见表1。壳体上4个轴承座的作用力；小齿轮轴通过4个滚子轴

4、承对壳体上4个轴承座的作用力；3组十字头表1机体局部受力最大的4个工况与导筒之间的摩擦力、正压力以及液压力等。而该工况受力极值部位受力大t．I,／kN柱塞泵受力的主要对象来自于其动力端，其受力分导筒下部分受压力最大93．91号轴承支撑反力最大74．4I析对象主要有连杆部分、曲轴部分、活塞部分、十2号轴承支撑反力最大74．41字头及小齿轮轴部分等，如图1、图2、图3所示。工况1~o=280。7号轴承支撑反力最大，l336．348号轴承支撑反力最大F。38．599号轴承支撑反力最大Fl580．7lO号轴承

5、支撑反力最大6l59导筒上部分受压力最大F2y82．9Ⅱ函工况2~o=100。3号轴承支撑反力最大252．5E⋯挺磷如魁4号轴承支撑反力最大529．34工况3(o=120。5号轴承支撑反力最大一o556．85图1曲轴上6个轴承分布图工况4~o=20。6号轴承支撑反力最大F。284．86