经典案例
  • 有限元分析在机械产品设计的应用
  • 汽车转向机构有限元分析与优化
  • 风力发电机主轴结构强度分析
  • 发动机连杆的强度分析与结构优化
  • 车辆传动轴的强度分析与方案改进
  • 摩托车车架的刚度及强度分析
  • 注塑模具机构强度分析及结构优化
  • 变速箱轴键强度校核及结构改进
  • 挖掘机铲斗有限元计算和强度分析

液力耦合器叶轮有限元分析方法

发布于:2022-05-16 18:47
有限元分析

      近年来,液力耦合器广泛应用于冶金、矿山、发电、水泥、化工、纺织、船舶等行业,取得了显著的经济效益,并有大型化的趋势。我们最近设计的某液力耦合器传递的功率为5702kW,转速为1084r/min,其外缘的线速度高达81.73m/s,工作轮承受很大的离心力和油压力,因此强度问题是大功率高转速液力耦合器的关键问题。
      以前受到软硬件条件的限制,对耦合器叶轮的强度有限元分析长期停留在二维有限元的层次上,三维分析仅尝试过四分之一轮,边界条件设置困难,分析结果的准确性不高。本文在流体力学和动力学理论基础上,对液力耦合器叶轮进行了三维整体有限元分析计算,最后得到叶轮的应力分布情况,在满足强度要求的前提下为液力耦合器的设计、制造和结构优化提供了可靠的依据。
      (1)几何模型耦合器的叶轮包括泵轮和涡轮,他们在工作时,泵轮负荷始终大于涡轮(泵轮转速、功率均大于涡轮),而且涡轮由于轮壁内外工作液体产生的压力互相抵消,受力较小,因此,在材质和结构尺寸相同的情况下,可只对泵轮进行强度计算。泵轮的三维实体模型如图1所示。
      (2)主要参数泵轮有效直径:1287mm泵轮叶片数:23片斜叶片。
      (3)有限元模型
      为了对泵轮进行比较精确的强度计算,取整个泵轮作为研究对象,采用10节点的四面体单元SOLID92进行网格划分,每个节点上有三个自由度(x,y,z方向上的位移),利用ANSYS提供的自由网格划分工具,对实体模型进行自由网格划分,生成可靠的高质量的实体单元,如图2所示。
   对边界约束条件的处理如下:如图3所示,对面1、面3分别施加X两个方向的位移约束,对面2施加YZ两个方向的位移约束,这样整个的边界条件处理可大致相当于实际情况下的工况。
耦合器在高速转动工作时,在泵轮上主要是承受四个方面的作用力。如图4所示,一是金属材料在高速转动时产生的离心力Pv,二是工作液体对型腔内壁的压力Px,三是工作液体对叶片的作用力Py,四是转动外壳对泵轮的作用力Pz,这些由传统的动力计算得到。
      1)软件中的加载选项可以施加惯性载荷Pv,我们可以通过定义材料密度和旋转加速度来加载惯性载荷Pv;
      2)工作液体对型腔内壁的压力Px;
      3)工作液体对叶片的作用力Py;
      4)转动外壳对泵轮的作用力Pz首先对转动外壳进行有限元分析计算,得到转动外壳与泵轮连接处的应力数值,此数值即为转动外壳对泵轮的压力Pz。在软件中对有限元模型可以施加面载荷、惯性载荷和约束。


                                                                                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
                                                                                                                                                      杭州那泰科技有限公司
                                                                              本文出自杭州那泰科技有限公司electronicbestcigarette.com,转载请注明出处和相关链接!

tag标签:
------分隔线----------------------------
------分隔线----------------------------