利用有限元分析可帮助设计人员评估产品的性能与经济性
斜流泵,又称“混流泵”,是一种利用叶轮旋转产生的离心力和推力联合作用,液体流出叶轮的方向倾斜于轴线的大型水泵。立式斜流泵具有结构简单、占地面积小、易于拆卸、方便检修、功率平稳、效率较高等特点,被广泛的应用于城市用水和污水排放、水电站、核电站、灌溉和排水等场合。
目前泵阀行业的产品设计主要为经验设计与类比设计。斜流泵的设计通常是对水力模型进行比例缩放进行的,这种设计方法存在着明显的不足,由于难以准确评估产品的安全性与经济性,容易造成产品强度过剩,导致成本过高,或存在设计缺陷、可靠性不高等问题。近年来,有限元分析在泵行业得到了广泛应用,许多学者从泵的叶轮强度、泵轴的强度及振动特性、疲劳寿命等方面进行了研究。
用经验设计与类比设计,无法准确估计产品的性能,往往采用增加零件壁厚、筋板等方式来保证强度、刚度及振动稳定性,炼油工艺对设备的基本要求造成泵安全裕度过大,产品成本增加。而大型斜流泵重量高达几十吨甚至上百吨,材料成本较高,而且会大大增加物流、安装调试成本,如何有效降低产品成本是好的设计的关键。
在新产品设计或改型设计时,设计人员会提出结构的各种设计方案,而通常产品很复杂,无法通过简单的公式来推算,也无很多经验可借鉴,新的结构是否合理,设计人员无法准确把握,只有等到试制试用后才可确定。若设计不合理,需重新设计,重新试验,导致设计周期与设计成本的增加。因此,产品的改型成本较高,风险极大,也使得设计人员不愿过多的进行创造性设计,导致产品创新困难。
利用有限元分析可帮助设计人员科学的、准确的评估产品的性能与经济性。泵结构分析包含许多方面的内容,如关键零部件的的强度与结构优化,转轴的振动特性,产品在交变载荷下的动态分析与疲劳寿命等。具体分析方案如下:
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