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首頁 > 技術文章

針對高壓清洗機柱塞泵排液閥芯的有限元分析

時間：2013-02-24     來源： http://www.bodabxg.cn

柱塞泵是高壓清洗（xǐ）機的壓力發生裝置，排液閥芯則是柱塞泵的一個核心部件，我們發現國內某（mǒu）品牌的高壓清洗機（jī）柱塞泵的排液閥芯經常（cháng）出現斷裂情況，針對這一情況，我們認為有必要（yào）對該品牌高（gāo）壓清洗機柱塞泵（bèng）的排液閥（fá）芯進（jìn）行研究。對排液閥（fá）芯（xīn）進行（háng）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（biàn）根（gēn）據分析結果改進排液閥芯的設計，從而（ér）降低應力最大值，提高高壓清洗（xǐ）機的可靠（kào）性和使用壽命。
 
閥芯（xīn）的有限元分析：
 
1、選擇（zé）材料
 
排液閥芯的三維示意圖
 
該品牌高壓清洗機柱塞泵的排（pái）液（yè）閥芯采用馬氏體不鏽鋼（gāng）3Cr13，彈（dàn）性模量為219000 MPa，密度為7.75 g/cm3，泊鬆比為0.3，抗拉強度為735 MPa，屈服強度為（wéi）540 MPa，斷後伸長率大於等於12%，斷麵收縮率（lǜ）大於（yú）等於40%，衝擊（jī）吸（xī）收功大於等於24 J，若為馬氏體型退火處理後的硬度值小於等於HBS235。
 
2、劃分（fèn）網格
 
排液閥芯（xīn）網格劃分
 
為了計算（suàn）的準確性，我們對網格的密（mì）度進行控製，並使用（yòng）四麵體（tǐ）和五麵體單元進行網（wǎng）格劃分，如圖：
 
3、約束條件（jiàn）
 
排液閥芯有兩種工作（zuò）狀況：一種是（shì）吸入工況，吸（xī）液閥芯打開，排液閥芯閉合；另一（yī）種是排出工況，排液閥芯打開，吸液閥芯閉合。在這兩種工況時的約束條件是不一樣的，在第一種工況時，閥芯的45°的斜麵（miàn）是與閥座固定住的，在x，y，z 方向上（shàng）都沒有位移；而在第二種工況時，運動（dòng）至（zhì）排液閥（fá）彈簧座，受排液閥彈簧座控製而（ér）停（tíng）止運動，所以在這一（yī）工況（kuàng）時閥芯的圓柱頭部表麵固定，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，取試驗壓力為7.5 MPa，為最大工作壓力（lì）的1.5 倍。在工況一時吸入腔壓力為（wéi）0，排出腔的壓力為7.5 MPa；當在（zài）工況二時，吸入腔的壓力和排出腔的壓力均為7.5 MPa。在計算（suàn）時，吸入（rù）腔和排出腔的壓力都（dōu）作為受（shòu）力表（biǎo）麵的（de）垂直壓力，並且壓力（lì）都為7.5 MPa。
 
5、結果分（fèn）析
 
從載荷分析可以得出，工況二比工況一危險程（chéng）度更高，如果（guǒ）工況二的強（qiáng）度是足夠的話，那（nà）麽（me）工況一一定是安全的（de）。
 
排液閥芯的應力雲圖
 
經過軟（ruǎn）件分析得出，最大的應力出現在排液閥芯吸入腔的V 形的頂點（diǎn）處，最（zuì）大的應力為558.7 MPa，這樣就可以解釋排液閥芯經常在吸入腔V 形頂點處容易破裂的現象。
 
排液閥芯的位移雲圖
 
在（zài）排液閥芯的（de）位移雲圖中，可（kě）以得出最大的（de）位移出現在（zài）排液閥芯吸入腔的前端部位，最大的位移為0.021 mm。
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  • 標簽：
  • 分析
  • 柱塞泵
  • 排液（yè）閥芯
  • 高壓清洗機（jī）
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