大型隔膜泵下箱體有限元分析的改進(jìn)

大型隔膜泵作為固-液兩相介質(zhì)輸送的核心設(shè)備，在冶金、石油化工和長距離管道輸送等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。大型隔膜泵動力端主要由下箱體、曲軸、連桿和十字頭等關(guān)鍵部件所組成其中，下箱體的軸承支撐由于受到大噸位曲軸反作用力，使其在下箱體板材的局部焊接位置容易發(fā)生破壞因此，為保證大型隔膜泵在用戶現(xiàn)場正常、穩(wěn)定、安全的運行，在下箱體的設(shè)計過程中應(yīng)對其進(jìn)行強度分析，以確保其強度滿足設(shè)計要求傳統(tǒng)的箱體分析計算將軸承壓塊與下箱體簡化為共節(jié)點的方式分析，此種簡化結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，分析應(yīng)力可能偏小。因此存在安全隱患為了規(guī)避此安全隱患，下箱體分析采用更接近實際工況的螺栓預(yù)緊力下的接觸非線性分析本文分別采用有限元分析軟件ANSYS與ADINA對大型隔膜泵動力端下箱體(工況活塞力為130T)進(jìn)行強度分析與校核，分別進(jìn)行共節(jié)點與螺栓預(yù)緊力下的接觸非線性分析。對比兩種分析方法的差別，避免設(shè)計風(fēng)險。
針對130T下箱體分別采用軟件ANSYS與ADINIA進(jìn)行共節(jié)點與螺栓預(yù)緊力下的接觸非線性分析。下箱體的三維模型采用共節(jié)點分析方法的網(wǎng)格劃分與邊界條件添加。根據(jù)三缸單作用兩支撐箱體受力關(guān)系，分別在兩支撐上施加余弦力，大小分別為173t和87t。
改進(jìn)分析方法，采用螺栓預(yù)緊力下的接觸非線性分析的網(wǎng)格劃分與邊界條件添加，軸承壓塊與支撐之間建立滑移接觸，將壓塊上平面約束豎直方向，在支撐上部擰緊螺栓孔建立螺栓，施加預(yù)緊力，預(yù)緊力大小為1473360N導(dǎo)板座與下箱體綁定接觸根據(jù)三缸單作用兩支撐箱體受力關(guān)系，分別在兩支撐上施加余弦力，大小分別為173t和87t。
通過兩種分析方法得出的分析結(jié)果，下箱體最大應(yīng)力位于軸承支撐上部與殼單元連接處，最大應(yīng)力為86.99MPa，下箱體最大位移為0.629mm。改進(jìn)分析算法后，下箱體最大應(yīng)力位于軸承支撐上部與殼單元連接處，最大應(yīng)力為93.44MPa，下箱體最大位移為0.796mm。
通過以上分析結(jié)果可以得出，采用螺栓預(yù)緊力下的接觸非線性分析得出的最大應(yīng)力比采用共節(jié)點得出的結(jié)果較大，而各方向的位移也均比共節(jié)點分析方法的結(jié)果要大從而可以得出采用傳統(tǒng)的共節(jié)點分析方法由于簡化過多，得到的分析結(jié)果較小，安全系數(shù)較高，以此來評價設(shè)計結(jié)構(gòu)有可能存在安全隱患因此，為了規(guī)避設(shè)計風(fēng)險，應(yīng)采用螺栓預(yù)緊力下的接觸非線性分析進(jìn)行隔膜泵下箱體的有限元分析計算。

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