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十字头螺母的强度分析及结构改进

发布于:2016-01-21 20:46
强度分析

      隔膜泵作为固-液两相介质输送的关键设备,在石油、冶金和煤化工等领域得到了日益广泛的应用。大型隔膜泵动力端由曲轴、连杆、介杆和十字头等关键部件所组成。其中,十字头中的锁紧螺母由于受到介杆对十字头的预紧力作用,其使用寿命通常为3-4个月,是整个隔膜泵系统中易损部件之一,在现场实际运行中则表现为螺母圆角附近因应力集中所引起的断裂,严重影响到隔膜泵系统的正常运行。因此,改进十字头螺母的结构,降低应力集中,从而延长其使用寿命成为隔膜泵设计人员函待解决的关键问题。
      采用大型有限元分析AppANSYS对隔膜泵动力端十字头螺母进行静力学和强度分析,得出最大应力值与变形值等参数并对其结构强度进行校核计算。以此为基础,对原有十字头螺母的结构进行改进,根据ANSYSApp对不同改进结构十字头螺母的静强度分析结果对比,从而确定最大应力值最小、静强度安全系数与疲劳安全系数均较高的结构形式为最佳改进结构。对十字头螺母及相关产品的设计与研发具有一定的理论引导意义。
      由ANSYS静强度分析结果表明:原结构与修改结构十字头螺母的最大应力值与最大变形所处位置基本相同,均出现在圆角附近,这与实物断裂图相一致。当采用修改结构1时,圆角半径R值与圆角处的最大应力值成正比,与静强度安全系数和疲劳强度安全系数成反比,这表明此种结构在一定范围内降低圆角半径值可以起到降低应力集中的作用。根据结果可知,当圆角较大但受载平台面积较小(如修改结构)或受载平台面积较大圆角较小(如原结构)均对降低应力集中无明显影响。增大圆角值,同时增大受载平台面积,最大应力值才能大幅降低。修改结构的静强度安全系数与疲劳安全系数均能满足校核要求,因此确定该种结构为最佳修改结构。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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