某型森林消防泵是根據森林消防泵的使用特點和技術要求專門設計的，它具有質量輕、流量適中、揚程較高且便于攜帶等優點，可廣泛應用于森林、礦區、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，受力情況復雜，在設計過程中，彎扭合成強度分析計算、疲勞強度計算以及各種性能參數均依靠傳統的經驗公式或繪圖法確定，計算過程繁瑣且容易出現較大的誤差，計算結果的準確性也得不到保證，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數據，結合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，得到靜力狀態下泵軸的應力分布和變形結果，大大提高了工作效率，為進一步的動力學分析和疲勞分析打下基礎，也為泵軸及泵內其他零件的設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計參數見表，泵在工作過程中受力情況比較復雜，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Solidworks2010所繪制的葉輪三維模型，利用質量求解器得到單個葉輪質量約為0.12kg。具有螺旋形壓水室的泵在運轉時葉輪上會產生徑向力，經計算得葉輪徑向力Fr=36.6N。葉輪的離心力是因葉輪的旋轉中心與重心不一致而由不平衡質量產生的，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中心上，故葉輪離心力可忽略不計。另外，該泵設有平衡盤，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，安全系數取14-15倍，經計算得實際安全系數n=26.7，故該泵軸的材料滿足強度條件。軸的細長比：d/l=17/231=0.074，滿足細長比對多級泵d/l=0.035-0.04的要求，所以軸的剛度也滿足要求。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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