SR100垂直摇臂式喷头摇臂有限元分析-江苏大学.PDF

２０１４年５月 第３２卷　第５期 　 Ｍａｙ２０１４ Ｖｏｌ．３２　 Ｎｏ．５ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８５３０．１３．００２９ ＳＲ１００垂直摇臂式喷头摇臂有限元分析 １ １ １ ２ 李红 ，刘振超 ，汤攀 ，王超 （１．江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心，江苏 镇江２１２０１３；２．国家知识产权局专利局审查协作江苏中 心，江苏 苏州２１５０００） 李红 摘要：针对垂直摇臂式喷头导流器几何结构及运动特性，研究了摇臂在运动过程中的受力及约 束情况，并结合动力学理论计算公式，计算和分析了喷头在运动过程中载荷大小和约束情况．采 用ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ软件，建立摇臂三维模型，对摇臂进行有限元模态分析、静力学分析及疲劳 可靠性分析．通过有限元模态分析，得出各阶模态下摇臂的固有频率和振型，该摇臂的各阶振型 主要表现为弯曲、扭曲及局部变形；当摇臂的工作频率小于４１７８５Ｈｚ时，其振动以一阶振型为 主．通过静力分析得出摇臂的应力分布情况，发现在摇臂安装导流器处存在较大的应力分布；通 过对摇臂的疲劳分析，发现摇臂各部位安全系数差别很大，其最小值位于摇臂前端，为１２２９１， 长期工作此处易发生裂纹或断裂．为提高摇臂的工作稳定性与可靠性，可以通过加强薄弱部位 设计，或改进局部结构、提高材料的力学性能来实现． 关键词：垂直摇臂式喷头；静力学；疲劳特性；模态分析；可靠性 中图分类号：Ｓ２７７９　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７４－８５３０（２０１４）０５－０４２９－０６ 　　　 李红，刘振超，汤攀，等．ＳＲ１００垂直摇臂式喷头摇臂有限元分析［Ｊ］．排灌机械工程学报，２０１４，３２（５）：４２９－４３４． ＦｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｒｍｏｆＳＲ１００ｖｅｒｔｉｃａｌｉｍｐａｃｔｓｐｒｉｎｋｌｅｒ １ １ １ ２ ＬｉＨｏｎｇ，ＬｉｕＺｈｅｎｃｈａｏ，ＴａｎｇＰａｎ，ＷａｎｇＣｈａｏ （１．ＮａｔｉｏｎａｌＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＰｕｍｐｓ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ；２．ＰａｔｅｎｔＥｘａｍｉｎａｔｉｏｎＣｏｏｐｅｒａｔｉｏｎＪｉａｎｇ ｓｕＣｅｎｔｅｒｏｆｔｈｅＰａｃｅｎｔＯｆｆｉｃｅ，ＳＩＰＯ，Ｓｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｒｍｏｆａｖｅｒｔｉｃａｌｉｍｐａｃｔｓｐｒｉｎｋｌｅｒｉｓｏｎｅｍａｉｎｐａｒｔｆｏｒｂｅａｒｉｎｇａｌｏａｄ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ ｔｈｅａｒｍｗａｓｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄａｎｄｔｈｅｆｏｒｃｅｓａｃｔｉｎｇｏｎｉｔｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂａｓｅｄｏｎａｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｆｏｒｃｅｓａｐ ｐｌｉｅｄｏｎｔｈｅｄｅｆｌｅｃｔｏｒｉｎｔｈｅｓｐｒｉｎｋｌｅｒ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｆｏｒｃｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙａｗａｔｅｒｊｅｔｉｍｐａｃｔｉｎｇ ｏｎｔｈｅａｒｍｗａｓｆｉｇｕｒｅｄｏｕｔｂｙｕｓｉｎｇａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ．Ｍｏｄａｌ，ｓｔａｔｉｃ，ａｎｄｆａｔｉｇｕｅａｎａｌｙｓｅｓｆｏｒｔｈｅ ａｒｍｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｎＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ．Ｅｖｅｎｔｕａｌｌｙ，ｔｈｅｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｖｉ