第３０卷第５期２００９年５月
煤矿机械
ＣｏａｌＭｉｎｅＭａｃｈｉｎｅｒｙ
Ｖ０１．３０Ｎｏ．５
Ｍａｙ．２００９基于ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ的复合齿轮泵
啮合齿轮有限元分析
刘晓军１，施永强２，王伟１
（１．安徽理工大学机械工程学院，安徽淮南２３２００１；２．国投新集能源股份有限公司板集煤矿，安徽淮南２３２００１）
摘要：利用ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ有限元分析软件对复合齿轮泵的啮合齿轮进行静力有限元分析，计算出齿轮在工作过程中的应变、应力及安全系数等的大小和分布，这为复合齿轮泵在工作过程中提高齿轮的使用寿命及防止轮齿的断裂等提供某些帮助。
关键词：ＡＮＳＹＳ；复合齿轮泵；有限元分析
中图分类号：ＴＨ３２５文献标志码：Ａ文章编号：１００３—０７９４（２００９）０５—００５２—０３
ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈＢａｓｅｄｏｎＣｏｍｐｏｕｎｄＧｅａｒ
ＰｕｍｐＭｅｓｈｉｎｇＧｅａｒＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓ
ＬＩＵＸｉａｏ－ｊｕｎｌ，ＳＨＩＹｏｎｇ—ｑｉａｎ９２，ＷＡＮＧＷｅｉｌ
（１．ＭａＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｈｎａｉｎａｎ２３２００１。Ｃｈｉｎａ；
２．ＳＤＩＣＸｉｎｊｉＣｏａｌＥｎｅｒｇｙＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，Ｈｕａｉｎａｎ２３２００１。Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＮＳＹＳｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅｏｎｔｈｅｃｏｍｐｏｕｎｄｇｅａｒｐｕｍｐｇｅａｒｆｏｒｓｔａｎｃｆｉｎｉｔｅｅｌｅ—ｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｇｅａｒｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｕｐｅｏｆｗｏｒｋｓｔｒｅｓｓａｎｄｓｔｒａｉｎａｎｄｔｈｅｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒ，ｓｕｃｈ酗ｔｈｅｓｉｚｅａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．ｗｈｉｃｈｆｏｒｔｈｅｃｏｍｐｏｕｎｄｇｅａｒｐｕｍｐｉｎｔｈｅＣＯＵｌ＂翱ｇｏｆｔｈｅｉｒｗｏｒｋｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｏｆｔｏｏｔｈｆｒａｃｔｕｒｅａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｇｅａｒｓｔｏｐｒｏｖｉｄｅｓｏｍｅｈｅｌｐ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＮＳＹＳ；ｃｏｍｐｏｕｎｄｇｅａｒｐｕｍｐ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ
１复合齿轮泵啮合齿轮的有限元分析
复合齿轮泵包含有１个中心轮，３个惰轮和１个内齿轮，形成３对外啮合齿轮和３对内啮合齿轮。由于中心轮为齿轮轴，且扭矩作用在此齿轮轴上，故在分析过程中将该齿轮轴也进行了分析。将复合齿轮泵齿轮部分导人ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ中。为了后面定义齿轮的固定约束，在惰轮的中心打１个小孔。
（１）定义齿轮的材料属性及划分网格
在复合齿轮泵齿轮模型导入后，定义中心轮和惰轮的材料为合金结构钢，内齿轮材料为ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＳｔｅｅｌ。将配合好的齿轮模型同时导入ＡＮＳＹＳＷｏｒｋ—ｂｅｎｃｈ仿真环境中，配合好的齿轮在其齿轮啮合处ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ会自动为其添加接触，如图ｌ所示。图中浅色的为主动轮主动加载的一个轮齿面，深色的为从动轮受力的一个轮齿面。
在ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ仿真环境中，网格划分是能够自动生成的，也可以在指定特定的区域进行特定的网格划分。
（２）添加约束条件和施加载荷
在ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ仿真环境中，复合齿轮泵的主动轮围绕其中心轴旋转，完成与其他齿轮的啮合，它围绕中心轴的切线方向应设置为自由的，故在主动轮即中心轮的中心施加“ＣｙｌｉｎｄｒｉｃａｌＳｕｐｐｏｒｔ”（圆柱约束），并将“Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ”设定为“Ｆｒｅｅ”；在从动轮即惰轮和内齿轮的中’心施加“ＦｉｘｅｄＳｕｐｐｏｒｔ”（固定约束）。之后在主动齿轮的齿轮轴上加载数值为１３０Ｎｍ的顺时针扭矩。
圈１指定接他的啮合齿轮
为了便于查看复合齿轮泵啮合齿轮模型工作情况，在完成以上步骤后，可以通过ＦＥＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ生成一个模型有限元概要报告（见表１）。
一５２— 万方数据