第１期（总第１３Ｉ期） Ｎｏ．１（ＳＵＭ Ｎｏ．１３１） 机械管理开发 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＡＮＤ ＤＥＶＥＩ ０ＰＭＥＮＴ ２０１３年２月 Ｆｅｂ．２０１ ３ ＹＯＸＤ６５０型液力耦合器叶片的强度分析 李坤哲，崔卫秀 （阳泉煤业集团和顺新大地煤业有限公司机电动力部，山西阳泉０３２７００） 摘要：利用三维建模软件Ｐｒｏ／Ｅ建立ＹＯＸＤ６５０型液力耦合器的叶片三维实体模型，并在ＡＮＳＹＳ中对叶片强度进 行了分析计算，通过分析可得出应力的最大值和叶片应力集中的部位， 时验证其强度的可靠性，得出可以适当增 加叶片数量与叶轮壳体内壁相接处的圆角过渡来减小应力集中，为以后耦合器的设计提供了参考。 关键词：液力耦合器；ＡＮＳＹＳ；叶片强度 中图分类号：ＴＨ１３７．３３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—７７３ｘ（２０ｌ３）０１—００４４—０３ ０引 言 随着传统能源的日益枯竭，液力耦合器作为国家 大力推广的节能产品，其在刮板输送机上得到了广泛 进行网格划分时，也用六面体实体单元划分，这样可以 保证计算结果的可靠性，选用８节点ＳＯＬＤ４５号实体单 元对叶片进行网格划分，形成叶片的有限元模型，从 的应用。由于煤矿井下环境特殊，用水作为介质代替 传统的矿物油，必将在煤机领域有很广的市场前 。 水介质限矩型液力耦合器主要依靠泵轮和涡轮在 旋转时带动水旋转，进而传递动力，因此它能够安全可 靠的运行主要依赖于泵轮和涡轮结构的合理ｌ生，而其结 构的合理性主要表现为其抵抗振动和强度的能力 。作 为液力耦合器传递动力的关键元件，涡轮和泵轮担任 着液体动能与机械能转换的重要角色。对涡轮和泵轮 的应力状态分析是设计叶轮过程中必不可少的环节， 因此叶片的应力计算准确与否对叶轮的应力分析有十 分重要的影响 】。 １ 叶片的网格划分 Ｌｉｓｔ下查看到涡轮叶片模型共有单元８９６３个，节点 ３７ ０６０个；泵轮叶片模型共有单元８ ９６３个，节点３７ ０６０ 个，划分好网格的叶片模型如图１所示。 ● （ａ）涡轮叶片 （ｂ１泵轮叶片 图１叶片的有限元模型 ２施加载荷与求解 ２．１载荷类型 有限元模型包括节点、单元、材料属性、约束和载 荷，其中网格划分是比较重要的环节之一，它决定着求 １）自由度约束（ＤＯＦ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ）——将给定某一 解结果的精确性。在有限元程序中，有限元的网格是 由程序自动完成的。ＡＮＳＹＳ软件对网格的划分有 两种： 面来其相对运动。如结构分析中约束被指定位 移和对称边界条件。 ２）表面载荷（Ｓｕｒｆａｃｅ ｌｏａｄｓ）——作用在物体表面 的分布载荷。结构分析中为压力。 ３）力（Ｆｏｒｃｅ）——为施加于模型节点或关键点的 集中载荷。在结构分析中被指定为力和力矩。 ４）惯性载荷（Ｉｎｅｒｔｉａ ｌｏａｄｓ１——物体惯性引起的载 １）自由划分网格（ＦｒｅｅＭｅｓｈｉｎｇ）自由网格划分法 对于单元形状无，内部节点位置比较随意。其在 体上可自动生成四面体网格。因为涡轮和泵轮模型均 不规则，故在此选用自由网格划分法。 ２）映射网格划分（ＭａｐｐｅｄＭｅｓｈｉｎｇ）。映射网格划 分法生成的单元形状比较规则，它必须包含六面体、五 面体或四面体单元，在相对的面和边上所定义的单元 划分数必须相等。该方法对于复杂边界模拟能力较自 由划分网格差，如果要采用循环对称法计算，则采用六 荷。结构分析中为重力加速度、角速度和角加速度等。 ５）体积载荷（Ｂｏｄｙ ｌ０ａｄｓ）——为体载荷或场载荷， 结构分析中为温度。 ６）耦合场载荷（ｃｏｕｐｌｅｄ—Ｆｉｅｌｄ ｌｏａｄｓ）——指从一 种分析得到的结果用作另一种分析的载荷。 ２．２施加载荷的方式 面体单元，必须采用映射分网。 由于耦合器涡轮和泵轮叶片的形状均比较简单， 因此可以对叶片进行映射网格划分，在有限元分析软 件ＡＮＳＹＳ的前处理模块中，直接读人叶片实体。由于 叶片与叶轮内缘相连接处容易发生断裂，因此对叶片 收稿日期：２０１２—０９—０３ 载荷可以施加到几何实体模型或者有限元模型 上，其优缺点如表ｌ所示。 对于上述两种加载方式，考虑到叶片模型简单，本 文采用的是将载荷施加在液力耦合器叶片的有限元模 作者简介：李坤哲（１９８２一），男，河北保定人，助理工程师，专科，从事煤矿机电相关的工作。Ｅ—ｍａｉｌ：３０８７６９２１４＠ｑｑ．ｃｏｎｒ ・４４・
