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1、欢迎各位评委老师指导！,QPPY-H-21600-14型液压启闭机设计及有限元分析,毕业论文,液压启闭机设计及有限元分析的目的和意义,近年来由于国内工业技术水平的快速发展，国外先进技术和液压元器件产品 大量进入国内市 场，加速了液压启闭机技术的发展，也更加拓宽了其应用的前景，今天几乎所有型式的闸 (阀) 门都可以用相应的液压启闭机来操作，而且其单机规模之大也远远超过了其它机种的启闭设备，这对促进水利水电工程的发展具有十分重要的意义。,启闭机的特点:,启闭机是一种专门用来启闭水工建筑物中的闸门用的起重机械它与通用起重机一样，是一种循环间隔吊运机械作为特种用途的起重机，启闭机有如下特点： （1）载
2、荷变化大 （2）启闭速度低 （3）工作级别一般较低，但要求绝对可靠 （4）双吊点要求同步 （5）要适应闸门运行的特殊要求 启闭机的类型: 固定式启闭机 、 移动式启闭机 、液压式启闭机,液压式启闭机的特点,1油缸结构简单，传动平稳，缓冲性能好，液压传动与电气控 制结合，便于实现自动化，布置紧凑，体积小，重量轻； 2虽然结构简单，体积小，但承载能力大，重量与同等承载能力的机械传动的启闭机相比明显减轻，并能够实现远距离传递动力； 3调速和换向方便； 4液压系统中的液压元件已经系列化、标准化，可供选用。由于工作油具有良好的润滑作用，液压传动装置各节点的零件和元件的摩擦和磨损很小； 5易于防止过载，工
3、作安全可靠，可实现无级调速； 6在失去电源的事故情况下，可使闸门快速下降，并比用飞摆调速器的QPKY型卷扬式启闭机更可靠。,设计的主要内容,液压启闭机方案设计 液压缸结构、主要参数设计及有限元分析 活塞杆系结构、主要参数设计及有限元分析 缸盖结构、主要参数设计及有限元分析,一、液压启闭机各参数计算,已知设计参数：,液压缸的设计计算,二、对缸体的有限元分析,主要步骤： 、实体建模 、元素及材料定义 、网格划分 、约束及载荷确定 、分析 、结果,液压启闭机缸体的主要尺寸,缸体材料：ZG310-570 缸体内径：560mm 缸体外径：680mm 缸体长度：15258mm 壁厚：60mm 法兰外圆直径
4、：810mm,液压缸体的三维实体,左图为根据计算尺寸在CAD中建立的三维实体模型。 下面将对缸体进行启门时的应力分析。,一般有限元程序框图,在ANSYS导入三维实体,导入后的液压缸体的三维实体如左图所示，图中底部法兰为与导向盖连接法兰。缸体采用中部固定。,单元类型设定,因本例为三维实体，在右图所示对话框中选择实体元素及Brick 8node 45选项，完成8个节点的砖块元素选择。,材料类型选择,对材料参数，选用系统内置的材料，从材料数据库文件中，选择AISI规格的碳钢。,网格划分尺寸控制,分格尺寸层共10个，数值越小分格越细，分格与计算的时间越长；数值越大分格越粗糙，分格与计算所需时间越短。
5、在此选择第8层。,载荷的处理,约束的施加 选择约束面为缸体法兰的螺栓孔，对其进行X、Y、Z三个方向的约束，即全部自由度约束。,约束的处理,载荷的施加,根据分析计算，在中部法兰下表面所受到的压力为1920KN，方向竖直向上。,缸体顶部法兰受力分析,根据无杆腔的油压0.5MPa，计算出缸盖所受到的压力为123KN，此压力经缸盖螺栓传递到缸体法兰，如右图所示的表面也受到123KN的拉力。方向为竖直向上。,缸体内壁的受力,由所选的液压系统的工作压力的大小，此无杆腔缸体内壁受到16MPa的压力。方向垂直与缸体内壁的表面。 右图为对缸体内壁加载后的情况。,缸体的有限元分析结果,缸体的有限元分析结果,从液压
6、启闭机启门时缸体的应力分析结果总体看来，缸体的下半部分受到的应力较大，而上部分所受应力较小。其原因为此时液压缸无杆腔的压力仅为0.5MPa，缸盖受到的压力较小，为123KN。经由螺栓传递到缸体法兰的拉力也为123KN,故产生的应力较小。,缸体下端法兰分析图,在缸体各处所受的应力中，底部法兰所受应力为最大，且在法兰与缸体的连接处有应力集中。但应力最大值为6.29MPa，没有达到所计算的极限值162.86MPa,故总体是安全的。,改进措施,从液压启闭机启门时缸体的受力分析和有限元分析中可以看出，缸体下端法兰的总体设计是可行的，但 法兰与缸体的连接处存在集中应力，所以应在此处设置一定的圆角过度。,谢 谢 大 家 ！,
