搜索泵軸組件的動(dòng)力學(xué)分析
2017-03-02 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
泵在工作過(guò)程中高速旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)泵軸組件上的斜盤(pán),不斷推動(dòng)或拉動(dòng)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng),完成泵吸油和排油的工作。本文敘述了泵軸組件的動(dòng)力學(xué)分析,通過(guò)MSC.ADAMS的仿真,獲得泵軸組件的受力。
1 概述
泵在工作過(guò)程中高速旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)泵軸組件上的斜盤(pán),不斷推動(dòng)或拉動(dòng)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng),完成泵吸油和排油的工作。泵在工作過(guò)程中,泵軸組件是高速旋轉(zhuǎn)的,柱塞沿泵的軸向方向做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),泵軸組件的質(zhì)心位置,必然會(huì)引起泵客體支撐部位的受力變化,因此,對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析是很有必要的。泵的模型很大約有幾十個(gè)零件,運(yùn)動(dòng)模型卻不大只有幾個(gè)零件,但是用手工是很難計(jì)算出結(jié)果的,需要采用專業(yè)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真軟件。在分析過(guò)程中,采用SOLIDWORKS軟件建立模型,通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化模型的數(shù)據(jù)格式,輸入到MSC.ADAMS中,可以準(zhǔn)確、快捷地獲得結(jié)果數(shù)據(jù),并進(jìn)行多次仿真。
2 分析模型的建立
由于泵的零件比較多,而且分析的目的在于泵軸組件的受力,因此,只對(duì)泵軸組件進(jìn)行建模,在SOLIDWORKS軟件中建立模型,通過(guò)PARASOLID(* .X_T)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化。
2.1 模型
泵軸組件主要由以下零件組成:泵軸、前斜盤(pán)、后斜盤(pán)、銷釘?shù)冉M成。前、后斜盤(pán)主要是通過(guò)銷釘和軸上的彈簧固定在軸上的,前、后斜盤(pán)在工作過(guò)程中,可能會(huì)存在一個(gè)軸向移動(dòng)的調(diào)整過(guò)程,這與固定斜盤(pán)的彈簧剛度有很大的關(guān)系,由于分析的目的是運(yùn)動(dòng)部件,所以簡(jiǎn)化模型,認(rèn)為前、后斜盤(pán)是固定在軸上的。見(jiàn)圖1。
圖1 簡(jiǎn)化模型圖
2.2 材料與屬性
計(jì)算中所使用的材料參數(shù)如下:
合金鋼的材料參數(shù):
彈性模量:206GPa
材料密度:7.9e+3kg/m3
泊松比:0.3
長(zhǎng)度單位為:mm
2.3 模型載荷和約束圖
泵在工作過(guò)程中的轉(zhuǎn)速為10000轉(zhuǎn)/分,仿真時(shí)考察泵旋轉(zhuǎn)一周的結(jié)果,仿真速度為s=10000x360/60=6xE4(°/s),仿真時(shí)間為t=6Xe-3(s)。 泵的前、后斜盤(pán)是由泵客體組件支撐的,運(yùn)動(dòng)仿真時(shí),對(duì)泵軸組件的前、后斜盤(pán)分別施加旋轉(zhuǎn)副,其中一個(gè)旋轉(zhuǎn)副是過(guò)約束,仿真時(shí)軟件會(huì)自動(dòng)探測(cè)到,并在計(jì)算時(shí)自動(dòng)取消過(guò)約束,從而獲得前、后斜盤(pán)支持部分的約束反力,見(jiàn)圖2。
前、后斜盤(pán)采用合并(布爾操作)的方式處理,而不采用施加固定副的方式,好處在于可以減少模型的自由度,簡(jiǎn)化模型。
圖2 運(yùn)動(dòng)模型圖
3 計(jì)算結(jié)果圖
通過(guò)快速的仿真,獲得以下結(jié)果:模型質(zhì)心X、Y、Z方向的受力,支撐部位的X、Y、Z方向的受力。
圖3 前斜盤(pán)支撐部位的受力
圖4 后斜盤(pán)支撐部位的受力
圖5 質(zhì)心的位移
4 分析與結(jié)論
由圖4、5、6可得到泵組件前、后斜盤(pán)支撐部位的受力情況和組件質(zhì)心的位移結(jié)果。從圖3、4可知前、后斜盤(pán)的支撐部位, Y、Z方向的受力,在泵旋轉(zhuǎn)一周時(shí),是周期變化的,這可能是泵軸組件的質(zhì)心與動(dòng)平衡中心不重合引起的,從圖5的結(jié)果,也可以說(shuō)明這個(gè)結(jié)論。
泵的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是非常復(fù)雜的,在工作過(guò)程會(huì)受到工作介質(zhì)流體的作用力、結(jié)構(gòu)中彈簧的作用力等等,采用傳統(tǒng)、常規(guī)的設(shè)計(jì)手段是很難了解泵工作的細(xì)節(jié),必須借助先進(jìn)的軟件工具,結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),才能提高設(shè)計(jì)效率和精度。MSC.ADAMS為設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)很好了解運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的平臺(tái),幫助設(shè)計(jì)人員了解運(yùn)動(dòng)和力的細(xì)節(jié)。
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