隔膜泵传动系统润滑分析与材料替换

论文摘要

往复式隔膜泵是集活塞泵和压力泵坚固耐用等优点,克服活塞泵密封件易磨损等缺点而发展起来的一种理想的往复式料浆泵。它结构简单,可以高效可靠地输送高温、高磨蚀性固液两相介质物质以及高粘度的流体的长距离高扬程的输送。本论文以“不同油品对ZA303锌基合金与铝青铜两种材质滑板耐磨性的分析与连杆轴承替换”作为主要研究内容,围绕为“滑板、导板润滑与材料替换,以及隔膜泵动力端尺寸的缩减”为预期效果,比较全面的对隔膜泵关键部件进行分析。首先分析隔膜泵的结构特征,运用Pro/E软件进行三维建模,在分析了隔膜泵运动机理和受力规律的基础上,建立了曲柄滑块机构数学模型,运用MATLAB软件求解运动学动力学方程。其次利用机械系统动力学仿真软件ADAMS构建虚拟样机,同时分析样机的运动和受力情况,与已建立的数学模型对比验证,运用分析的运动学数据为试验转速提供依据,运用分析的动力学数据为有限元计算提供载荷依据。通过ANSYS有限元软件对滑板和导板的接触应力进行分析,确定最大接触应力为磨损试验提供载荷数据。初步计算探索用滑动轴承带换曲轴滚动轴承的可能性,并进行连杆的强度分析。最后根据前面的分析结果作为实验依据,以载荷为变量因素进行比压实验研究,以模拟正常工况下使用不同润滑剂为因素进行长磨实验研究,以模拟机器断油为因素进行使用不同润滑剂下的乏油磨损实验研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源及研究的目的和意义
• 1.2 往复式隔膜泵国内外研究发展概况及工业运用
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.2.3 隔膜泵在工业中的运用
• 1.3 现代结构设计方法在隔膜泵结构设计中的应用
• 1.3.1 有限元分析软件在往复泵设计中的应用
• 1.3.2 虚拟样机技术的应用
• 1.4 隔膜泵摩擦副接摩擦磨损研究
• 1.5 滑动轴承替代滚动轴承研究
• 1.6 本文的主要工作内容
• 第2章 隔膜泵结构分析与建模
• 2.1 隔膜泵的工作原理和结构概述
• 2.1.1 工作原理
• 2.1.2 结构特点
• 2.2 曲柄滑块机构数学模型的建立
• 2.2.1 曲柄滑块机构运动学分析
• 2.2.1.1 滑块运动分析
• 2.2.1.2 连杆质心运动分析
• 2.2.2 曲柄滑块机构动力学分析
• 2.2.2.1 十字头的动力分析
• 2.2.2.2 连杆的动力分析
• 2.2.3 实例计算及MATLAB仿真
• 2.3 本章小结
• 第3章 往复式隔膜泵虚拟样机仿真
• 3.1 机械系统动力学仿真概述
• 3.2 ADAMS软件简介
• 3.3 隔膜泵虚拟样机模型的建立
• 3.3.1 隔膜泵动力系统模型导入ADAMS
• 3.3.2 基于ADAMS/VIEW的动力系统模型中力学要素建立
• 3.4 运动学和动力学仿真及结果分析
• 3.4.1 运动学仿真结果分析
• 3.4.2 隔膜泵机构动力学仿真
• 3.5 本章小结
• 第4章 主要部件有限元分析与轴承替换
• 4.1 有限元法概述
• 4.2 ANSYS有限元软件简介与接触分析概述
• 4.3 赫兹接触算法
• 4.3.1 接触应力
• 4.3.2 轴线平行圆柱接触应力
• 4.4 赫兹接触算法与有限元接触算法比较分析
• 4.4.1 轴线平行的两圆柱体外接触
• 4.4.2 圆柱体与刚性平面接触
• 4.4.3 轴线平行的两圆柱内接触
• 4.4.4 接触分析结果比较分析
• 4.5 滑板导板接触分析
• 4.5.1 建立有限元模型
• 4.5.2 施加载荷与求解
• 4.5.3 运算结果分析
• 4.5.3.1 无间隙接触结果分析
• 4.5.3.2 有间隙接触结果分析
• 4.6 连杆轴承参数分析与连杆强度计算
• 4.6.1 滑动轴承介绍
• 4.6.2 非液体摩擦轴承计算
• 4.6.2.1 轴承材料选择
• 4.6.2.2 向心滑动轴承的计算
• 4.6.2.3 轴承瓦尺寸确定
• 4.6.3 连杆应力分析
• 4.6.3.1 修改连杆尺寸
• 4.6.3.2 建立连杆有限元模行
• 4.6.3.3 网格划分
• 4.6.3.4 施加载荷及约束
• 4.6.3.5 运算求解及结果分析
• 4.7 总结
• 第5章 摩擦副材料耐磨性对比实验
• 5.1 实验内容和实验设备
• 5.1.1 实验内容
• 5.1.2 MMW-1型立式万能摩擦磨损试验机
• 5.1.2.1 试验机简介
• 5.1.2.2 试验机摩擦副
• 5.1.3 L-200型光电分析天平
• 5.1.4 润滑剂和清洗液
• 5.2 试验材料及制备
• 5.3 试验方案
• 5.4 比压实验及结果分析
• 5.4.1 实验步骤
• 5.4.2 实验结果分析
• 5.5 充分润滑条件下材料耐磨性能实验及分析
• 5.5.1 实验步骤
• 5.5.2 实验结果分析
• 5.6 乏油润滑条件下材料耐磨性能实验及分析
• 5.6.1 实验步骤
• 5.6.2 实验结果分析
• 5.7 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢