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迷宫封闭空压机管材构架流体化解析

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-08-26 14:24:06 来源: 作者:用户79324    浏览次数:1    
摘要

三维实体模型的建立应用AutoCAD等三维设计软件建立实体模型并转成。SAT文件后导入有限元通用计算软件中计算。为了缩小解题规模,提高计算速度,可以除去部分圆角和倒角,也可以对载荷及边界条件做必要的简化,如可以把连杆体与螺栓之间、大小头轴承与连杆体之间复杂的接触问题当作节点耦合处理。 连杆的三维模型及网格划分图根据连杆的结构特点,按对称面选取连杆的1/4进行应力分析,并且在对称面上施加对称位移约束...

三维实体模型的建立应用AutoCAD等三维设计软件建立实体模型并转成。SAT文件后导入有限元通用计算软件中计算。为了缩小解题规模,提高计算速度,可以除去部分圆角和倒角,也可以对载荷及边界条件做必要的简化,如可以把连杆体与螺栓之间、大小头轴承与连杆体之间复杂的接触问题当作节点耦合处理。

连杆的三维模型及网格划分图根据连杆的结构特点,按对称面选取连杆的1/4进行应力分析,并且在对称面上施加对称位移约束。考虑到取了足够的螺栓预紧力,连杆和大头盖始终紧贴在一起,它们在有限元模型中被认为连接成一体,并采用四面体单元进行网格划分,如示。

工况及载荷计算连杆在工种:120或180.本文连杆的大头*大压缩载荷和连杆的小头*大拉伸载荷在120范围内成余弦分布,连杆的大头*大拉伸载荷和连杆的小头*大压缩载荷在180范围内成余弦分布,惯性力作用于所有节点上.

根据该压缩机的设计计算图,*大连杆力为70kN,连杆、大头盖和连杆螺栓材料均为合金钢,弹性模量E=206GPa,泊松比=0.3,极限抗拉强度为735MPa.

进行分析的受力状态有如下两种:a.受拉状态受力。因为ZW30/11.27型迷宫密封压缩机的气缸排列方式为立式,所以连杆的*大受拉工况出现在压缩机活塞运动到接近下止点,接近排气终了时。

b.受压状态受力。连杆的*大受压工况出现在压缩机活塞运动到接近上止点,接近排气终了时。

连杆有限元应力分析应力特性分析本文中应力是由以下公式求得:DBeB=LN(1)应变矩阵B是插值函数N对坐标进行求导后得到的矩阵,求到一次插值多项式的次数就降低一次。所以通过导数运算得到的应变和应力精度较位移u降低了,即利用以上两式得到的和的解答可能具有较大的误差,而应力解的误差表现在以下3方面:a.单元内部不满足平衡方程;b.单元与单元的交界面上应力一般不连续;c.在力的边界S上一般也不满足力的边界条件。

因为平衡方程、力的边界条件以及单元交界面上内力的连续条件是泛函p的欧拉方程,只有在位移变分完全任意的情况下,欧拉方程才能精确地满足。在有限元法中,只有当单元尺寸趋于零时,才能精确地满足平衡方程、力的边界条件以及单元交界面上力的连续条件;当单元尺寸为有限值时,这些方程只能是近似地满足。除非实际应力变化的阶次等于或低于所采用单元的应力阶次,得到的只能是近似的解答。

基于*小二乘法的单元应力光滑处理前面已经指出用位移元解得的应力场在全域是不连续的,为了减少改进应力结果的工作量,在单元细分的情况下,可以采用单元应力的局部磨平再平均的方法,得到在全域连续的应力场。当单元尺寸不断缩小时,单元的加权*小二乘和单元未加权的*小二乘是相当的,由于函数的正定性,全域的加权*小二乘是各单元*小二乘的和。因此,当单元足够小时,磨平可以在各个单元内进行。

连杆受拉时,*大拉力值为70kN,分别加载到连杆小头外半圆120范围(换算为压力按余弦分布在受力面上)和连杆大头外半圆180范围(换算为压力按余弦分布在受力面上)。惯性力均匀作用于所有节点上。

连杆受压时,*大压力值为59kN,分别加载到连杆小头内半圆180范围(换算为压力按余弦分布在受力面上)和连杆大头内半圆120范围(换算为压力按余弦分布在受力面上)。惯性力均匀作用于所有节点上。

受拉状态下连杆应力计算结果为受拉状态下模型x方向的应力等值线图。从可以看出,连杆在受拉伸力的作用时,x方向应力*大值(17014MPa)出现在连杆小头对称面圆外侧,分布不均匀;连杆整体的应力值不大且分布均匀。

对迷宫压缩机连杆设计的建议通过迷宫压缩机连杆的应力分布图可以看出,连杆在受拉状态时的应力*大值集中在连杆小头处,在连杆小头的顶部应加工一个凸台,以加强此处的强度;连杆在受压状态时的应力*大值集中在连杆杆身接近连杆大头和连杆小头处,此处的设计应注意圆弧的过渡,以减小应力的集中。

结束语经过分析计算后可以肯定,在设计压力下工作的ZW30/11.27型迷宫密封压缩机的连杆满足强度要求。应用ANSYS8.0软件分析,可以方便地得到在设计压力下工作的迷宫活塞式压缩机连杆的强度值,为压缩机零件的强度较核提供了一个方便快捷的方法和工具,同时也为迷宫压缩机的设计制造提供了理论依据。

 

 
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