1280型抽油机刹车装置拉杆、插销、拉板受力分析
1、在1280型游梁式抽油机刹车系统中，当刹车把与竖直方向呈0o夹角时如图（1.1）所示，当刹车把与竖直方向呈30o夹角时如图（1.3）所示。现假设在刹车把处施加F=150N的载荷，方向垂直于刹车把，作用力F距离A点为700mm。假定图中A、B、C设为定点。由力矩平衡原理M=F×L可得：
2、（1）刹车把与竖直方向呈0o夹角受力 F×700=F1×85 (1) F1×178.5=F2×235.6 (2) F2×290=F3×50 (3)（2）刹车把与竖直方向呈30o夹角受力 F×700=F1×74.30 (4) F1×188.30=F2×254.58 (5) F2×308.89=F3×45.04 (6)由(1),(2),(3)联立求解得：F3=36.189F。则F3=36.189×150=5428.35N，由(4,(5),(6)联立求解得：F3=47.79F。则F3=36.189×150=7168.56N。
3、在分析拉杆、插销、拉杆接头受力及变形时，设定基本假设为：材料的变形未超过屈服极限，允勃榘嘟满足小变形理论，属于线性结构静力类问题。有[k].缪梨痤刻[a]=[F],[k]为刚度矩阵，[a]为位移矩阵，[F]为受力，另外假设面上所受力均匀分布。分析流程为：先在solidworks2011中建立拉杆、拉板、插销的几何模型，将其导入ansysworkbench12.0里进行前处理，划分网格，施加约束，施加载荷，进行求解。计算时设定拉杆密度为7850kg/m3，拉杆弹性模量为2.0×1011，材料泊松比为0.3，单元选择solid95。设定拉杆分析模型直径Φ为16mm，由图(1.6)、(1.7)可知，在拉杆截面上，由半径向圆心方向受力逐渐减弱，最大应力和应变均出现在圆周的边沿。由图(1.8)、(1.9)分析可知：在拉杆长度方向上，由远端向施加载荷方向受力逐渐增大，最大应力与应变主要集中在靠近施加载荷的地方。并呈线性分布。
4、拉杆与拉板的连接通过插销连接（插销直径Φ为16mm，长L为45mm）。插销主要受到拉杆与拉板之间的剪切力。由图(2.0)、图(2.1)可知，插销最大总变形分别为1.7218E-6m、2.2738E-6m，最大变形处均在拉杆与拉板接触的半圆面上，且为压应力变形，与最大变形半圆柱面相对应的半圆面则为拉应力变形，变形的大小随着拉板拉力的增加而增加。由图(2.2)、(2.3) 、(2.4)、(2.5)可知，最大剪应力，最大剪应变均出现在受拉半圆面的边沿，并沿着圆周方向呈逐渐减少趋势。
5、由于抽油机刹车系统各部件的损坏均以拉杆接头断裂为主，所以拉接头分析采用最大受力分析，即刹车把与竖直方向成30o夹角时，此时将不在分析手把与竖直方向夹角为0o时候的受力。由图2.6，图2.7可知：当刹车手把与竖直方向呈30o夹角时，拉板已经严重变形，此时插销孔已变为椭圆形，接头两则也已出现内凹变形，最大变形出现在插销孔拉板方向，为1.8196E-5m. 最大应力出现在插销孔的内则和前部的拉杆与接头连接处的两则，为1.464E+8Pa，如图2.8，图2.9所示。由应力与变形可得出拉杆接头的薄弱位置，由于接头变形较大，需对接头进行优化设计，使其强度满足要求。
6、在solidworks中分析拉杆、接头、插销的安全系数时，材质选择普通碳素钢。刹车把与竖直方向夹角的改变，安全系数将改变。所得安全系数如下图3.0,图3.1，图3.2，图3.3，图3.4。当手把与竖直方向夹角为0o时，拉杆的安全系数为7.9759，插销的安全系数为3.44854；当夹角为30o时，拉杆安全系数为6.03979，插销安全系数为2.61142，拉杆接头安全系数为0.919161。拉杆、插销计算所得安全系数大于1，拉杆接头的安全系数小于1。计算所采用的工况参数均为理想状态下的参数。在设计时应以最大受力作为设计准则，同时应考虑焊接质量、生锈腐蚀等一些列不确定因素，所以实际的安全系数应小于所分析的安全系数。
7、由于插销的安全系数低于1，需进行优化设计，优化设计的原则是：保证在相同工况下，减小两侧板的弯曲程度、增加杆与接头处抗拉强度，增加插销孔处的抗拉强度。由于插头两则无空间不可能加厚，只能在上线两个方向加厚，两侧板设置圆弧形以抗弯。优化前后后的模型如图3.4.
8、由图3.5中(a),(c)；(b),(d)可以看出，由于在两侧板和顶板之间采用了拱形结构，新模型接头顶板和两侧板弯曲程度得已减小,插销孔处孔的变形比原结构要小。原结构最大弹性变形为1.8196E-5，新结构最大弹性变形为1.2951E-5，两则出现的位置均在插销孔的半圆形附近。由此可知：在相同工况下，新结构的弹性变形要比原结构小。
9、由图3.6中(a),(c)；(b),(d)可以看出，在相同工况下，两种结构的应力分布大致一样，应力较大区域均集中在接头与拉杆相连处和插销孔内则，如图所示。这是因为这些位置不但承受了主要拉力载荷，而且还有拉力所产生的弯矩载荷。原结构的等效应力值为1.464E+8pa，新结构的等效应力值为8.473E+7。由此可知，经过优化后的新结构应力值得以减小。
