通用机械行业分析范文第1篇

(一)振动监测。工程企业需要不断引进并改善故障诊断的新技术来及时解决出现的工程机械故障，振动监测这种新的诊断技术便可以有效解决工程常见的机械故障。振动监测新技术需要对工程中的设备进行一定的检测工作，分析振动参数和各自的工作特点，从而观察工程机械在正常工作下的状态。而振动的相关参数主要用于诊断工程机械的故障信息，需要参考机械运行的加速度、工作时产生的位移、运行速度、以及相位值等数据。由于机械在工作的时候容易产生振动现象，专业技术人员可以通过工程机械所发出的振动信号来得出工程机械出现的故障信息。相关工作人员在诊断的过程中应该时刻注意工程机械设备的工作状态，观察机械振动的现象，才能进一步更好地判断出工程机械是否出现了运行的故障。(二)油液分析。伴随我国科技水平的不断发展，工程企业中机械的应用也越来越强大，其性能也得到了不断的提高。但是，工程机械在实际的应用中往往会出现各种因磨损出现的故障问题，甚至可能会发生较为严重的安全事故。因此，油液分析作为新的诊断技术可以很好地解决这些问题。工程机械因为不可避免的磨损容易产生大量的磨屑，所产生的磨屑往往会悬浮在工作油液中。油液分析诊断技术在现如今可以分为在铁谱上进行分析和在光谱上进行分析两种新的油液分析诊断技术，已经得到了工程企业的广泛应用。铁谱分析诊断技术一般是在发动机液压系统出现了故障的时候被用来诊断工程机械故障，而另一种诊断技术凭借它的快速诊断的特点用于分析油液中直径较小的磨屑造成的工程机械故障。(三)温度监测。在工程机械故障诊断的新技术中，我国研究出了温度监测诊断技术，时刻关注机械工作状态下所产生的温度变化。工程机械在出现故障的时候往往会伴随着温度的不断改变，两者相互联系，专业技术人员可以根据这一明显特征作为参考的数据来分析诊断工程机械的故障。液压系统在工程机械的工作过程中一般随着时间温度在不断升高，一旦超过工程机械中规定的范围，机械的零器件就会受到十分严重的损害现象，进而给工程企业带来不必要的经济损失。在诊断工程机械故障的时候，工作人员可以通过温度的监测来判断机械是否处于正常的工作状态。如果机械因为温度的影响造成了故障，相关的工作人员可以对故障利用温度监测诊断技术进行分析，然后科学合理地修改测量出的数据，大大降低温度所产生的误差。

二、工程机械故障诊断的方法

(一)直接观察法。直接观察法是在目前我国工程企业中诊断机械故障最简单之间的方法，主要是通过眼睛、手和耳朵这三个感官来进行诊断。1．眼睛观察法。在工程机械出现故障的时候，专业技术人员首先需要对机械产生的振动信号和其他零件进行肉眼的观察［1］。从工程机械的外观特征来分析，诊断出机械是处于正常的工作状态还是出现了机械故障。然后，工作人员可以检查机械的工作装置，观察它们各自的工作状态，才能更好地了解液压系统的油液状态。其次，专业的技术人员还需要对油液进行观察，测量油液表面的粗糙情况和黏度，对更换油液做出选择。最后，工程机械中液压缸需要工作人员的定期检查，保持振动频率的稳定性，进而保障工程机械的正常工作状态。只有这样，当振动频率开始出现不稳定的时候，工作人员能够很好地判断出机械是否存在故障现象。2．用手触摸法。用手触摸法是直接观察法中的一种方式，需要工作人员通过手的触摸来诊断工程机械是否存在故障现象。机械设备中的油箱、电动机、液压系统等零件需要实际的人体感受来诊断，专业技术人员的用手触摸的方式是最简单、也是最直接诊断方法。最明显的是体现在温度这一方面，由于温度在正常的工作状态下控制在八十摄氏度以内，所以工作人员用手触摸机械时停留短暂的时间，如果感受到明显的热感，就能够有效判断工程机械的温度在正常范围。但是，如果手部瞬间感受到痛感，那么说明机械出现了高温，很容易诊断出存在工程机械故障现象［2］。(二)试验法。直接观察法虽然是最简单的诊断方法，但是仍存在很大缺陷，对于工程机械的内部问题，工作人员无法进行很好的诊断工作。因此，试验法可以帮助专业的技术人员找到故障出现的具体位置，通过电路图的分析诊断，最终确定好故障原因。工作人员可以对控制电路进行试验，继电器会在按钮的触碰之后根据指令来工作。在正常工作下，如果工程机械中的电器元件没有按照操作步骤来执行的话，工作人员可以很好地诊断出机械中的电力是否出现了故障现象。

通用机械行业分析范文第2篇

关键词：动态优化方法；农业机械；机械设计

引言

近年来，各国对机械设备振动过程中造成的损害以及事故越来越重视。农业机械作为农业技术路线选择的重点，体现了农业生产水平的基础，也受到了广泛重视。在传统的农业机械设计中，科研人员和生产制造商通常对农业机械采用数学模型的方法进行设计，并且利用模拟优化的方法对结构进行优化设计。这通常造成的误差较大，不能很好地适应市场，且生产的农业机械质量较差。动态优化方法是近几十年来新兴的一种消除以及减少机械有害振动和噪声的方法。它基于农业机械的动力学性能对农业机械进行结构改造，以达到最优结构设计的一种方法。一般来说，它是基于数学建模的方法，对模型结构进行研究和分析得出其动态特性。即在合理条件下对机械结构进行修改或者重新设计，得出农业机械最合理的机构。在农业机械设计中采用动态优化方法，可以有效提高农业机械的质量，并提升和培养其市场竞争力，因此得到了广大专业人士的响应。

1动态优化方法的概述

目前，机械产品越来越高速，其精度也越来越高，质量越来越轻。对机械机构的动态特性进行分析，可以对机械结构的优化提供可靠的依据。机械结构的动态特性指的是基于机构的弹性变形、运动副的变形、原动机的输入速度波动等因素，对机械机构本身的频率、阻尼以及机械在动载荷作用下产生的响应进行分析，得出响应结果。随着社会的进步和科技的发展，动态优化设计在机械设计方面的运用越来越广泛。现代动态优化设计指的是在产品的研发过程中，对机械产品的运动学和动力学进行求解，并且分析和计算与之相关的动态可靠性、安全性、疲劳强度和工作寿命等问题，从而确保所研发的产品满足实际生产、生活所需要的结构性能。而现代农业机械在现今科技化的社会中，其所要求的速度越来越高、结构越来越复杂、精度越来越高、功能也越来越齐全。在这样的要求下，对产品的动态可靠性、安全性、疲劳强度和工作寿命等问题的研究成了必不可少的一环。因此，产品的动态优化方法也越来越重要，它可将问题解决在设计阶段，从而大大减少生产成本，在激烈的市场竞争中相对传统机械设计有更强的适应能力，对实际生产有十分重要的意义。农业机械设计中，动态优化方法的研究与应用可分为狭义动态优化方法和广义动态优化方法。狭义的动态优化方法主要通过对农业机械零部件进行研究，采用理论研究结合模型试验的方法，从而找出产品设计中的缺陷，进而对零部件的结构进行修改。而现代农业机械中，越来越向广义动态优化方法过渡，其大大扩展了狭义动态优化方法的内容。它研究的是有关机械运动过程中的动力学、运动学以及动态特性等问题。简单来说，农业机械中的动态优化方法是对系统参数的数值进行优化，结合数学规划理论、机械振动理论以及数值计算，以计算机为工具，建立一套对产品的动态可靠性、安全性、疲劳强度问题的优化方法。它主要分为两步，第一是建立符合实际情况的数学模型，第二是选择合适的动态优化设计方法。它与传统的机械设计方法不同的是，它将产品的动态特性首先考虑到产品的设计中，解决了传统机械设计需要制作出样品且不断对样品进行修改的问题，在一定程度上节省了生产制造成本。但在我国的农业机械设计中，仍然是一门发展中的技术。它涉及到计算机技术、产品结构动力学运动学理论以及现代动态优化分析方法等多个学科的内容，具有一定的复杂性。

2建立农业机械数学模型

2.1农业机械作用特征

与传统农业相比，现代农业对农机的应用越来越广泛，机械化发展越来越强。其中，高新技术在农业机械中应用更加广泛，因此对农业机械使用过程中的方便性、自动化、舒适性以及智能化要求越来越高。为使农业生产中的新技术与新装备有新的突破，结合动态优化方法，可以更好地在设计阶段发现问题并且解决问题。另外，也可以相对准确地预测产品的性能和寿命。因而，动态优化方法的应用必不可少。农业机械相对其他机械设计有着复杂性和随机性两个特点。复杂性指的是农业机械有着若干变量的多维系统，其一个输入可影响到几个输出变量。另外，农业机械状态也容易因零件的磨损和变形导致机构尺寸的变化，而这也在一定程度上影响数学模型的精准。比如，高速的农业机械结构会产生较大的惯性力，较大的惯性力会降低机械系统的固有频率，而高速运转也同时会增加激振频率，随着激振频率和固有频率的接近，机械运转会产生较大的振动和噪声。随机性是模型的本质特征。在对模型进行动态分析中，它可分为两种类型：一种是随机但并非本质的，这种可以通过设定一定的范围进行精确预测从而忽略；另一种在模型建立分析中起到很重要的作用，只能采用概率统计分析和随机过程理论建立数学模型。

2.2农业机械数学模型

目前，农业机械设计的动态优化方法主要对机械的各个结构进行分解，对农业机械的功能、结构、操作以及系统各个部分进行分析，建立相关的数学模型。这对农业机械设计的质量提高有很大帮助。总体来说，农业机械设计的动态优化方法主要通过以下三个方法进行建模。2.2.1有限元法有限元法在农业机械设计的动态优化方法中广泛应用，基本原理是将农业机械结构进行离散，然后采用弹性力学中的变分原理，将机械结构的几何、材料、载荷、约束等各个特性条件进行约束，把机械结构分为多个小单元，从而建立机械结构的动力学运动学方程，对机械结构进行求解，输出需要的计算结果。最后，对输入结果进行评估和分析，以帮助农业机械设计进行相关的优化以及改进设计。但是，有限元法产生的结果容易产生误差，如边界条件、几何模型和机构模型的关系不准确，都会对模型的动态响应产生一定的影响。因此，在进行有限元数学模型建立的过程中，要对有限元数学模型进行修正。2.2.2传递矩阵法传递矩阵法相对于有限元法简单，其主要针对具有集中质量的离散系统模型和具有分布质量的连续系统模型，且具有易于编写计算机程序的特点，计算规模也不会随着模型自由度数的增加而剧增。它主要应用在轴类组件中，对结构的弯曲振动和扭转振动进行研究。它的基本原理是将轴以及轴上的各个结构按照相应的理论分别写出各自的传递矩阵，并将各元件的传递矩阵按一定顺序进行相乘，最后得到轴类组件的传递矩阵，从而建立整个机械结构的数学模型。2.2.3实验模态法实验模态法是将复杂的实际结构简化成模态模型进行系统的参数识别，其简化了系统的数学运算。实验模态分析法主要应用于测量振动和对农业机械结构进行动力学分析，可得到比较精准的机械结构的固有频率、模态振型、模态阻尼、模态质量以及模态刚度。同时，实验模态法可以与有限元法相结合，用其结果对有限元理论模型进行修正，使机械结构的设计更趋完善和合理。另外，它也可以对农业机械设计进行动力学修改、灵敏度分析以及载荷识别。总的来说，这种方法对农业机械的系统特性分析有很大帮助，现今已在农业机械设计中得到了广泛应用。

3农业机械设计动态优化方法

农业机械设计动态优化方法指的是对机械结构设计问题进行动态优化，其涉及到多个学科，特别是机械设计、现代动态分析、计算机技术、产品结构动力学理论。对农业机械设计的优化，简单来说，指的就是在指定的运动参数的条件下，求得相对理想的工艺指标，从而确定机械设计中最佳或次佳的运动学参数。它一般可有两种方法对农业机械设计进行优化。

3.1通过农业机械设计的约束条件进行优化

该方法可根据农业机械设计的核心工作和主导思想，确定机械结构各个特性参数的变化范围。例如：可在农业机械结构充分考虑动载荷和满足约束条件的情况下，确定结构的质量、刚度和阻尼的最优分布参数，从而使结构具有更加优良的动态性。目前，业界主要通过三种方法对农业机械设计的约束进行优化：第一，基于变分原理，即将泛函数作为目标函数，求满足在约束条件下的泛函数的极值；第二，基于极小值原理，即确定一个影响机械结构动态性能的形状函数，求解在约束条件下机械的最优形状；第三，基于模态柔度以及能量平衡，这种方法将机械结构的质量、刚度等作为约束条件，以动柔度最为优化目标，求出抗振性能最好的机械结构。例如，要提高农业机械结构抗振性能，就要让机械结构中的各个零部件避免共振，并减小各阶模态柔度，增大模态阻尼。这种情况下，可首先在无阻尼情况下，优化机械结构的质量和刚度，并在此基础上再优化阻尼配置，从而使整个机械结构满足特性要求。

3.2在农业机械设计的数字变量上进行优化

根据数字变量的设置对农业机械设计进行动态优化，可以提高农业机械的质量。一般，对农业机械设计的数字变量进行优化，应该根据行业规范、传统的设计经验以及相关的标准来确定农业机械结构中的强度、规格。这对农业机械在实际工作中的规范、效率、安全等有重要的影响。提高数字变量的准确性，对整个农业机械的设计有很重要的意义。就目前来说，很多农业机械都在连续大振动情况下进行工作。因此，与其他机械设计相比，对农业机械的设计既要考虑到对有利振动的利用，又要考虑对有害振动的消除。总体过程来说，可由如图1所示的流程图简单表示。

4结语

通用机械行业分析范文第3篇

关键词：工程机械 健康监测 技术研究

中图分类号：TH17 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（c）-0102-01

随着工程机械事业的深入发展，近几年，工程机械检测技术进行了深入的分析和研究，使得工程机械健康状态检测技术得到很大程度的发展，过去传统的监测技术无法满足现代化的应用需求，势必要求在传统的监测方法的基础上的做出创新发展。

1 工程机械健康状态监测技术的发展现状

我国目前在工程机械健康状态监测技术领域的研究表现在以下六个方面。

（1）针对声音信号的分析研究及其处理方法。此技术的研究大概历经了由最初的谱分析、序分析、时分析到现代所应用的信号分析的应用过程。现代信号分析手段，其中包括：短时间福利业分析，小波变换分析和Wingner谱分析等分析手段，在分析数据的精准性上大大的弥补了传统分析技术的不足。

（2）针对传感技术的分析研究。此技术是通过设备工作状态的仪表参数数值得以反应的分析技术。在我国先后研制了电涡流、加速度和温度传感器；目前应用最为普遍的传感技术是最新的光导纤维传感器、激光传感器和声发射传感器等等。

（3）对于神经网络系统的分析发展。旋转机械在神经网络系统中的分析已得到了广泛应用，且达到了一定的效果。

（4）针对人工智能系统的分析研究。此项技术已经是目前监测技术发展的主流方向，工程机械故障人工诊断系统现在已经得到了应用，但其监测效果却没有达到预期的期望值。

（5）针对便携式监测仪器的研究，目前此项技术的研究才刚刚起步，还未得到广泛应用。

（6）针对工程机械健康状态诊断仪器的分析研究。目前主要从单机巡检与诊断到上下位机式的主从结构，直至以网络为基础的分布式结构，系统的结构越来越复杂，监测的实时性要求越来越高。

2 工程机械健康状态常用的监测方法及仪器

2.1 工程机械健康性能监测技术

2.1.1 液压功率监测方法

常用的液压功率监测设备是动态的压力监测系统，在工程机械的液压系统内部安装一些压力传感器，通过机械工作所产生的压力将信息准确无误的输送到信号接收系统，再通过调整、放大、过滤、传送到达诊断系统，利用回路原件将整个液压系统的性能及工作状态做出细致描述，最后利用计算机导出数据。这种监测系统所采用的是波形诊断原理，对于液压系统中较长出现的溢流卡滞和压泵吸空等问题能够较为准确的做出诊断和检测。利用压力表和流量表还能够监测出液压系统的故障问题。

2.1.2 发动机功率监测方法

对于工程机械而言，其发动机的功率大小密切关系着机械的工作状况。假如一台工程机械工作无力，通过人工监测又无法给出正确判断时，就可以利用功率监测设备对发动机的功率进行测量。此种监测方法较为常用的监测设备就是无外载测试加速仪器。

在油样检测技术中应用较为广泛的是铁谱和光谱分析技术。铁谱分析是利用磨砺形貌获取磨损信息，光谱分析是通过从磨损产物中的数量获取信息，二者比较铁谱分析要更加敏锐。通过机油中的金属成分检测，比较出需要更换和修理的部位和部件。

2.2 工程机械健康状态的震动监测技术

在众多监测技术中，工程震动监测技术的应用最为普遍。其监测原理是通过正常工作设备的震动特点的差异性对故障做出判断。在工程机械障碍中有60%的故障是利用振动监测技术反映出来的。振动监测技术大致分为三个步骤：首先对需要诊断的部位做出机理分析，比如机械的结构及工作特性等相关联的部件连接情况做出分析，要求必须掌握好机械的工作条件和其历次的维修档案，了解机械工作异常的震动反映和状态特征；第二步，开始对较为常见故障的部位进行检测，其中有测点的定位，测试参数的确定及振动方向的识别，利用测试信号分析出机械的运行是否正常，通过检测数值偏离正常值得大小判定故障的大小程度。周而复始，就会摸索出机械的运行规律，进而更好的掌握机械的运行状态及故障的严重程度；最后一步就是对检测出的故障，作深入的分析研究，通过分析其成因、厉害程度，做出维修判断。其中包括振动波形的判断、时差的定位、波频的特性、相位的分析等等。通过以上检测步骤完毕之后，就可以根据故障采取对应的维修措施进行修复了。

3 工程机械健康状态创新监测技术研发

3.1 开创计算机辅助监测技术

在继承传统监测技术优良部分的基础上增加计算机辅助监测系统，安装多功能的自动监测软件。要勇于打破落后陈旧的工作模式，善于创新，成为创新技术研究的开拓者。通过人机对话，帮助工程机械设备做好检测工作，对于工程机械健康状态检测系统，领导干部要用创新观念进行创新领导，这样才能实现机械的正常运转，从根本上提高工作效率。

3.2 建立高效的高效的专家监测系统

通过建立完善的计算机监控系统、自动监测系统之后，要建立一个具有人工智能的咨询系统，把对于工程机械健康检测的监督机制和工作实行科技化管理，从而达到科学发展和科学管理的有机结合。使得专家监测的宝贵经验与方式方法利用计算机得以储存，形成一个真正的人工智能化监测系统。利用计算机中所储存的知识库和监测数据，对诊断数据做出推理识别，从而解决监测诊断中的各项复杂障碍问题。

3.3 神经网络诊断监测创新技术

通过模拟人脑的神经网络对工程机械运行做出故障监测诊断的方法。此项方法在知识获取上无需在经过整理，从根本上解决了专业知识的表述问题，通过过去专家的经验实例对神经网络系统进行模拟训练就可以。神经网络系统能够轻松的掌握专业知识并将其同专家系统做出对比，具有高效、保质的监测性能。但美中不足的是，它只能利用一些明确的故障案例进行诊断，不具备自身逻辑思维的能力。

3.4 提升检测工作人员的素质

进行检测管理，必须把工人的各项素质不断进行提升，第一生产线上的检测的工作人员真正将设备的安全问题放在心上，把设备检测当成是自己的事来做，为社会、为人民作出贡献。

4 结语

对于新形势下工程机械健康状态的监测技术，我们必须要给予新的认识，从思想观念和技术方法上进行创新，做好新形势下工程机械健康状态的监测技术的应用，使工程机械健康状态的监测技术的可靠性和检修质量进一步提升，为我国工程机械健康状态的监测技术事业的更快、更稳的发展做出一份应有的贡献。

参考文献

[1] 李永涛，王献岭，刘成栋.工程机械的状态监测参数和测量方法[J].工程机械与维修，2010（2）.

通用机械行业分析范文第4篇

第一，由于煤矿企业的施工环境较为恶劣，煤矿开采工作主要是在地下进行，由于矿井内部的密闭环境，在施工的过程中相应的粉尘、等在矿井内不断蔓延，给相应的机械轴承造成了不同程度的磨损，又因为矿井内部不能很好地进行气体的流通，矿井内部相对较为潮湿，对煤矿机械造成严重的腐蚀，从而缩短了机械的使用寿命。

第二，由于近年来煤矿需求的不断增加，煤矿企业为了顺应时代的发展，加大了采矿强度，对相应的煤矿机械使用强度不断加大，并且通常情况下煤矿机械都是处于超负荷的工作状态，致使机械磨损较严重。

第三，由于煤矿企业为了提高煤矿的产量，因此，对采矿工作实行轮班制，机械不能得到及时的休息，几乎是处于零休整状态，在长时间的使用当中，加剧了机械老化速度，从而导致煤矿机械在高频率的使用过程中不能工作，进而给煤矿企业造成了严重的经济损失。第四，由于煤矿机械所处的环境较为恶劣，并且相应的机械维护不到位，致使煤矿机械在很大成度上存在养护不到位的问题，而对于煤矿机械这类特殊环境下的重型机械而言，其维修难度十分的大，由于我国相应的维修水平相对国外而言较为落后，因而使得煤矿机械故障难以得到有效的解决。第五，由于煤矿机械在进行施工的过程中，相关的施工管理人员对施工的程序监管不到位，又因为相应的施工人员的技术相对缺乏，从而造成机械在使用的过程中出现错误操作情况时有发生，对机械的磨损程度加重，因而，造成机械不能够良好的进行使用。

2煤矿机械抗磨措施分析

综合煤矿机械出现磨损的原因进行综合分析，导致煤矿机械严重磨损且不能有效地进行相应的养护的主要原因是由于相关的环境因素和具体的施工行为等所引起的，因此为了更好的避免相应的磨损问题，需要全面地对施工的具体情况提出合理的措施分析，才能有效地促进煤矿企业的健康发展。首先，针对煤矿机械所处的环境进行分析，为了有效地保证煤矿机械在环境较为恶劣下能够避免不同程度的磨损，为此，需要加强煤矿机械相应的结构设计，在面对矿井内部的粉尘时，煤矿机械在很大程度上会受到粉尘的干扰，从而造成一定的磨损，因而，为了减少其磨损的程度，这就需要加强相应的机械自身的抗磨性，在对煤矿机械进行设计的过程中，要具体分析其环境下所存在的磨损因素，并针对相应的数据分析进行相应的结构设计，从机械的结构方面控制机械的抗磨性。其次，由于煤矿机械在使用的过程中相应的材料质量对机械的抗磨性具有很大的影响，因此为了加强煤矿机械的抗磨性，需要对相关的机械材料进行选择，在综合考虑到煤矿机械在高强度的工作环境下还应当对相应的湿度进行分析，通常条件下，矿井内部的湿度相对较重，如果材料的选择不到位，就会受到强烈的腐蚀，对此，在对机械材料的选择过程中，要综合考虑到多种影响因素，选择耐磨性好且具有一定防腐性的材料。再次，加强机械的维护工作。对于机械来说，进行良好的维护对机械的使用寿命有很大的促进作用，并且还能够及时地发现机械所存在的安全问题。在选择优质机械的同时，要做好相应的养护工作，再好的机械通过不断地使用也会出现一定问题，所以，在机械通过高强度的工作后，要对机械进行及时的检查，及时地发现问题并做出相应的处理。最后，加强相应的监督管理工作，在煤矿机械进行施工的过程中，相关的管理人员要加强监督工作，并对相应的施工人员进行有效的管理是十分有必要的。不仅要做好相应的维修管理工作，还应当对现场施工行为进行规范，虽然施工技术人员在使用煤矿机械进行施工的过程中，具有一定的专业素养，但是由于长时间的工作强度，难免出现一些突况，因此，为了对此类问题进行有效的规避，需要相关的管理人员在施工的过程中做到细致的监督工作，避免因技术人员的疏忽而对机械造成严重的磨损或者直接停止工作。

3结语

通用机械行业分析范文第5篇

关键词：石油机械；连杆类零件；有限元分析；

中图分类号：TE9 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-07-00-02

石油机械连杆类零件传统算法所获得的结果存在很多误差，这对石油机械连杆类零件的设计与研究带来很多不良影响，同时也在一定程度上限制了石油机械在新时期的创新与发展，为了更好的解决石油机械连杆类零件的设计与研究工作质量，本文运用有限元算法对石油机械连杆类零件力学和弹性力学进行计算。现阶段有限元算法对石油机械连杆类零件可以进行强度、刚度以及稳定性分析，同时也可以对石油机械连杆类零件进行弹性、塑性以及各类非线性分析，同时有限元算法所计算出结果与传统算法计算结果相比具有很高的准确性，为石油钻采机械连杆类零件的设计与研究有着重要作用。

一、三维有限元分析模型

现阶段连杆类零件在石油钻采机械中的应用十分广泛，连杆类零件的质量会直接影响到石油钻采机械的整体工作效率，所以石油机械制造产业在发展中要对连杆类零件的设计进行缜密计算与分析，要求连杆类零件在可以满足石油机械正常工作的基础上，提高石油钻采机械在各种环境中的使用效率与使用寿命。钻井泵连杆、空压机连杆以及柴油机连杆是石油钻采机械中的重要组成部分，其整体质量会直接影响到石油钻采机械在使用中的作业效率，由于连杆类零件在使用中所承受的负荷都是来自于其中心平面，所以在针对石油机械连杆类零件分析计算中要将其作为平面应力问题进行处理。石油钻采机械连杆类零件在使用中会受到三个应力分量的影响，同时平面内对连杆类零件另外三个应力分量则是沿厚度常数，这要求我们在构建位移函数过程中只需要考虑沿x、y方向的位移分量，而且我们再位移函数计算过程中可以将这些位移分量数值假定为x、y的函数。本文针对石油机械连杆类零件算法的简化可以缩小有限元算法的解题规模，同时与传统算法相比在很大程度上减少了准备的工作量，对降低计算机储存量和计算时间等方面有着重要作用，同时也在很大程度上简化了石油机械连杆类零件的分析研究工作。根据弹性理论对石油机械连杆类零件平面应力分析过程中，计算模型本身必须满足弹性理论对载荷作用方向的要求，由于厚度方向的尺寸比平面两个方向的尺寸相对要小，使平面内三个应力分量沿其厚度的变化在模型分析中也相对较小，而厚度方向上的三个应力分量在模型内部也会出现为零或接近零，所以应力和位移的基本假定只有在以上这种情况下才能成立。

二、石油机械连杆类零件三维有限元计算实例分析

现阶段SAP5、SAP6、ANINA以及LISA等程序都可以运用到石油机械连杆类零件的三位有限元计算、分析过程中，而且三维有限元应力分析程序8～21节点的计算精读相对较高，因为三位有限元应力分析程序会运用21个节点构建差值函数，当3个自变量中有一个自变量数值在计算中是固定时，差值函数在计算过程中就成为另外2个自变量的双二次函数，这样可以更好的描述出石油机械连杆类零件内部位移函数的变化。

（一）计算模型和计算程序分析

本文对LGWC-20/250空气机车用的空压机连杆进行有限元分析，本文中所分析研究的空压机连杆结构如图1所示，在计算模型设计过程中不仅要考虑三维实体的要求，同时也要根据空压机连杆结构和受载特点对其进行处理，避免计算程序在分析三维实体模型过程中进行重复性计算工作。本文计算过程中取在小端孔中心左125mm位置处，将连杆从中部区域某一位置进行切断并作为零位移面，同时在截面上各节点三个坐标方向12个自由度进行约束，这样可以提高端边界峰值应力计算结果的准确性。根据连杆结构和载荷所对称的XOY平面和XOZ平面，所以我们予以位移边界条件设置为W（x，y，z=0）=0和V（x，y=0，z）=0，采用标准通用程序SAP5对LGWC-20/250空气机车用的空压机连杆进行有限元分析。为了更好的进行LGWC-20/250空气机车用的空压机连杆在不同工况下的有限元分析，本文在实际计算分析中选取最大受拉和最大受压两种工况进行计算，这样才能确保LGWC-20/250空气机车用的空压机连杆在不同工况下的实际设计要求。

图1，LGWC-20/250空气机车用的空压机连杆结构示意图

（二）计算结果分析

图2是小端外边界主应力分布和表面最大主应力分布，而且从计算结果分析中我们可以明确了解到，应力沿截面的分布从数值中可以确定是不均匀的，同时连杆内部应力在实际作业中小于边界应力，在最大受拉工况条件下杆身和小端连接处容易出现峰值应力，这是由于节点处的抗弯刚度不同以及内部截面的应力集中导致。连杆在实际作业中需要不断进行往复运动，因此连杆在实际作业中所承受的是非对称循环交变载荷，所以应该利用力学公式对连杆的疲劳强度进行校核，这样才能确保连杆结构可以承受不同工况下的非对称循环交变负荷，对提高连杆在设计中的疲劳强度有着重要的现实意义。本文通过对连杆的计算结果通过分析可以明确，三位有限元算法可以更好的计算出石油机械连杆类零件的应力数值，同时与传统计算方法相比三位有限元算法可以保证计算结果的准确性，其不仅可以为石油机械连杆类零件的设计与研究提供精确的应力应变计算结果，同时也在很大程度上简化了石油机械连杆类零件的应力计算研究工作时间。

图2，小端外边界主应力分布和表面最大主应力分布示意图

三、结束语

石油机械连杆类零件设计与研究工作过程中需要进行结构分析，传统设计计算方法一般都是材料力学和弹性力学的计算方法，无法保证石油机械连杆类零件结构应力计算结果的准确性，而有限元算法可以利用标准通用软件完成这一系列计算、分析工作，同时也可以确保石油机械连杆类零件结构应力应变计算结果的准确性，对提高石油机械在新时期的设计与研究质量、效率有着重要意义。

参考文献：

[1]郭成壁，陈全福.有限元法及其在动力机械中的应用.北京：国防工业出版社.1984