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螺杆泵皮带轮破坏机理分析方案哈尔滨工业大学机电工程学院报告内容问题概述破坏机理的初步分析分析方案研究路线经费预算进度安排前期研究进展皮带轮是螺杆泵传动系统中重要的组成部分，常选用灰铁制造。皮带轮在工作过程中，保持高速旋转，在启动、停止的瞬间会产生很大的惯性冲击，出现破碎断裂的情况，造成严重生产事故，为此分析皮带轮的破坏原因，对皮带轮进行改进是十分必要，而且意义重大的。一、问题概述主要原因：①灰铁是一种脆性材料，当外载荷超过材料的破坏极限时会直接断裂破坏；②皮带轮上负载较大，而且存在振动，加速了皮带轮的破坏；③在扭矩传递上，皮带轮是通过3根螺栓进行传动，造成了应力集中；④皮带轮在启动、停止时，有较大的惯性冲击；⑤冬天气温骤降，皮带轮收缩，增大了皮带轮内部应力二、破坏机理的初步分析根据初步分析结果，按以下三方面进行分析：1.皮带轮破坏的静力学分析2.皮带轮破坏的动力学分析3.皮带轮设计合理性分析4.皮带轮防反转机构分析三、分析方案通过有限元方法，模拟皮带轮工作过程，总结皮带轮应力随外载荷、带轮直径的变化规律，分析皮带轮的应力集中位置及最大应力值，找出皮带轮发生破坏的根源。分析由于温度的改变导致的皮带轮应力分布及应力集中情况，揭示高低温变化对皮带轮破坏的影响。对不同皮带轮材料的有限元模型进行分析，找到应力随材料特性的变化规律，寻求比较理想的皮带轮材料。对常用的具有代表性的皮带轮进行材料破坏试验，验证仿真结果的准确性，观察皮带轮断裂位置，测量皮带轮的许用扭矩值，同实际工作时的输入扭矩比较，判断皮带轮工作的可靠性。皮带轮破坏的静力学分析皮带轮破坏的动力学分析利用有限元模型，模拟皮带轮突然启动、停止、反向转动等工作状态，分析惯性冲击对皮带轮的破坏的影响。利用震动测量仪测量正常工作时皮带轮的振动情况，根据测量结果对有限元模型施加震动载荷，分析震动对皮带轮破坏的影响。皮带轮设计合理性分析通过广泛的调研，依据国家机械设计标准，对现有螺杆泵皮带轮的材质选择、连接方式、传动方式等进行分析，寻找现有设备在设计上的缺陷性，分析设计缺陷对皮带轮破坏的影响。。皮带轮防反转机构分析针对现有防反转结构工作不可靠的问题，分析防反转结构失效的原因。充分考虑油田现场的工况，设计一种操作简单、工作可靠的防反转结构。。四、研究路线常用皮带轮三维模型建立皮带轮力学模型建立皮带轮有限元模型建立皮带轮破坏的静力学分析皮带轮破坏的动力学分析皮带轮设计合理性分析皮带轮防防反转机构分析正常工作时皮带轮应力分布温度对皮带轮内部应力分布的影响材料特性对皮带轮应力分布的影响皮带轮破坏试验反向冲击对皮带轮破坏的影响震动对皮带轮破坏的影响皮带轮破坏的主要原因预算支出科目金额（万元）计算理由和根据材料费2.6力学测试用工装原材料、防护装置、标准件、传感器费用。计算/测试费4.5大型力学仿真、材料显微检测费用。外协加工费1.8相关零件、传感器的加工费用等。试验费3.2力学测试系统的改造调试、现场试验测试等。调研/资料费0.5论证费用，信息资料费用、调研费用、文献检索打印费用，相关书籍资料的购买费用等。技术协作费3.0结构合理性分析费用,防反转结构设计费用顾问专家咨询费用，研究人员工资等。差旅费0.8出差乘车、住宿费用等。管理费1.44总经费的8%。其他0.2水、电费及不可预计费用合计18.04五、经费预算六、进度安排①2011年5月7日-5月30日收集、调研、皮带轮资料，整理出皮带轮的零件尺寸、安装尺寸参数、材料力学特性参数、工作载荷情况等；②2011年6月1日-6月30日皮带轮静力学、动力学仿真分析，总结皮带轮应力大小及分布规律，根据实际工况，找出破坏的最主要原因；③2011年6月15日-6月30日皮带轮破坏试验准备，设计试验步骤，设计加工试验用工装；④2011年7月1日-7月15日皮带轮破坏试验，验证仿真结果，显微镜观察不同材料皮带轮断口组织情况，从材料学角度解释破坏原因；⑤2011年7月16日-8月15日对比国家标准及行业通用标准，分析皮带轮设计上的缺陷，并提出优化建议及设计方案；⑥2011年8月16日-9月15日皮带轮防反转结构设计；⑦2011年9月16日-10月1日项目总结报告撰写。七、前期研究进展皮带轮三维模型及有限元模型皮带轮尺寸：外径：Ф275mm螺栓孔直径：Ф15mm皮带轮材料：HT200抗拉强度200MPa施加扭矩：1216N·m©HarbinInstituteofTechnologyPAGE-16-机械工程学科第二部分：科学研究谢谢!