針對(duì)高壓清洗機(jī)柱塞泵排液閥芯的有限元分析

    時(shí)間：2013-02-24 15:29:15作者：LeeZhou來源：德高潔清潔設(shè)備分享到：QQ空間新浪微博騰訊微博人人網(wǎng)微信

    柱塞泵是高壓清洗機(jī)的壓力發(fā)生裝置
    ，排液閥芯則是柱塞泵的一個(gè)核心部件
    ，我們發(fā)現(xiàn)國內(nèi)某品牌的高壓清洗機(jī)柱塞泵的排液閥芯經(jīng)常出現(xiàn)斷裂情況，針對(duì)這一情況
    ，我們認(rèn)為有必要對(duì)該品牌高壓清洗機(jī)柱塞泵的排液閥芯進(jìn)行研究
    。對(duì)排液閥芯進(jìn)行應(yīng)力分析，找出排液閥芯的應(yīng)力分布情況和危險(xiǎn)部位
    ，以便根據(jù)分析結(jié)果改進(jìn)排液閥芯的設(shè)計(jì)
    ，從而降低應(yīng)力最大值，提高高壓清洗機(jī)的可靠性和使用壽命
    。

    閥芯的有限元分析：

    1
    、選擇材料
     
    排液閥芯的三維示意圖

    該品牌高壓清洗機(jī)柱塞泵的排液閥芯采用馬氏體不銹鋼3Cr13
    ，彈性模量為219000 MPa
    ，密度為7.75 g/cm3，泊松比為0.3
    ，抗拉強(qiáng)度為735 MPa
    ，屈服強(qiáng)度為540 MPa，斷后伸長率大于等于12%
    ，斷面收縮率大于等于40%
    ，沖擊吸收功大于等于24 J，若為馬氏體型退火處理后的硬度值小于等于HBS235
    。

    2
    、劃分網(wǎng)格
     
    排液閥芯網(wǎng)格劃分

    為了計(jì)算的準(zhǔn)確性，我們對(duì)網(wǎng)格的密度進(jìn)行控制
    ，并使用四面體和五面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分
    ，如圖：

    3、約束條件

    排液閥芯有兩種工作狀況：一種是吸入工況
    ，吸液閥芯打開
    ，排液閥芯閉合；另一種是排出工況
    ，排液閥芯打開
    ，吸液閥芯閉合。在這兩種工況時(shí)的約束條件是不一樣的
    ，在第一種工況時(shí)
    ，閥芯的45°的斜面是與閥座固定住的，在x
    ，y
    ，z 方向上都沒有位移；而在第二種工況時(shí)，運(yùn)動(dòng)至排液閥彈簧座
    ，受排液閥彈簧座控制而停止運(yùn)動(dòng)
    ，所以在這一工況時(shí)閥芯的圓柱頭部表面固定，在x
    ，y
    ，z 方向上都沒有位移。

    4
    、載荷處理

    排液閥芯受到的最大工作壓力為5 MPa
    ，為了安全性的考慮，取試驗(yàn)壓力為7.5 MPa
    ，為最大工作壓力的1.5 倍
    。在工況一時(shí)吸入腔壓力為0，排出腔的壓力為7.5 MPa
    ；當(dāng)在工況二時(shí)
    ，吸入腔的壓力和排出腔的壓力均為7.5 MPa。在計(jì)算時(shí)
    ，吸入腔和排出腔的壓力都作為受力表面的垂直壓力
    ，并且壓力都為7.5 MPa。

    5
    、結(jié)果分析

    從載荷分析可以得出
    ，工況二比工況一危險(xiǎn)程度更高，如果工況二的強(qiáng)度是足夠的話
    ，那么工況一一定是安全的
    。
     
    排液閥芯的應(yīng)力云圖

    經(jīng)過軟件分析得出，最大的應(yīng)力出現(xiàn)在排液閥芯吸入腔的V 形的頂點(diǎn)處
    ，最大的應(yīng)力為558.7 MPa
    ，這樣就可以解釋排液閥芯經(jīng)常在吸入腔V 形頂點(diǎn)處容易破裂的現(xiàn)象。
     
    排液閥芯的位移云圖

    在排液閥芯的位移云圖中
    ，可以得出最大的位移出現(xiàn)在排液閥芯吸入腔的前端部位
    ，最大的位移為0.021 mm。

    熱門搜索：