基于LMS Virtual. Lab和AMESim的泥浆泵联合仿真及曲轴结构优化

由于泥浆泵曲轴受到复杂的交变应力,导致曲轴曲柄销过渡圆角处因受到过大应力而疲劳失效。采用LMS Virtual.Lab和AMESim分别建立了泥浆泵动力端系统和液力端系统模型,并将2个子模型集成一体化模型,最终实现机械、液力系统的联合仿真对泥浆泵曲轴应力进行分析,得到曲轴运行时的应力分布。为了降低曲柄梢过渡圆角处的应力,设计优化阶梯形圆角来代替泥浆泵曲轴曲柄销圆角。再基于响应面法建立以曲柄梢圆角应力最小为优化目标的模型,通过优化前后的应力对比可得:当设计因子为R_1=4 mm,R_2=3.2 mm,H=122 mm时,优化后的应力较优化前降低了20.29%,优化模型可为泥浆泵曲轴的设计提供参考。