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某型森林消防泵是根據(jù)森林消防泵的使用特點和技術(shù)要求專門設(shè)計的，它具有質(zhì)量輕、流量適中、揚程較高且便于攜帶等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于森林、礦區(qū)、工廠、倉庫等場所。其中，泵軸是該離心泵的核心部件，其對工作條件要求苛刻，受力情況復(fù)雜，在設(shè)計過程中，彎扭合成強度分析計算、疲勞強度計算以及各種性能參數(shù)均依靠傳統(tǒng)的經(jīng)驗公式或繪圖法確定，計算過程繁瑣且容易出現(xiàn)較大的誤差，計算結(jié)果的準(zhǔn)確性也得不到保證，如要進行針對泵軸的樣機試驗，更是耗時耗力且成本昂貴。
本研究通過理論計算得到泵軸載荷系統(tǒng)數(shù)據(jù)，結(jié)合Solidworks2010軟件的分析工具Simulation，采用有限元法對該泵的泵軸進行強度計算，得到靜力狀態(tài)下泵軸的應(yīng)力分布和變形結(jié)果，大大提高了工作效率，為進一步的動力學(xué)分析和疲勞分析打下基礎(chǔ)，也為泵軸及泵內(nèi)其他零件的設(shè)計和校核提供了一種新的思路和方法。
某型森林消防泵的基本設(shè)計參數(shù)見表，泵在工作過程中受力情況比較復(fù)雜，為了簡化計算，將軸分成幾段，每段中的力均用集中載荷表示，具體分析如下。對于靜力分析，軸上物體的重力大小和方向總是恒定不變的，軸的輸入端受到來自汽油機輸出軸的扭矩，泵軸上所承受的重力主要來自葉輪的重力。
根據(jù)Solidworks2010所繪制的葉輪三維模型，利用質(zhì)量求解器得到單個葉輪質(zhì)量約為0.12kg。具有螺旋形壓水室的泵在運轉(zhuǎn)時葉輪上會產(chǎn)生徑向力，經(jīng)計算得葉輪徑向力Fr=36.6N。葉輪的離心力是因葉輪的旋轉(zhuǎn)中心與重心不一致而由不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的，由于此種森林消防泵葉輪采取的是圓周分布的圓柱形葉片，其偏心殘留度很小，通過三維軟件繪型后測算，其重心位置也在旋轉(zhuǎn)中心上，故葉輪離心力可忽略不計。另外，該泵設(shè)有平衡盤，故其葉輪軸向力在計算時也可忽略不計。由材料的屈服極限=440MPa，安全系數(shù)取14-15倍，經(jīng)計算得實際安全系數(shù)n=26.7，故該泵軸的材料滿足強度條件。軸的細(xì)長比：d/l=17/231=0.074，滿足細(xì)長比對多級泵d/l=0.035-0.04的要求，所以軸的剛度也滿足要求。
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