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《往復(fù)式活塞隔膜泵油缸及油缸壓蓋剛度分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、往復(fù)式活塞隔膜泵油缸及油缸壓蓋剛度分析 摘要：活塞部裝是往復(fù)式活塞隔膜泵的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，在工作過程中容易出現(xiàn)活塞桿、活塞及油缸中心軸不對(duì)中導(dǎo)致活塞密封圈嚴(yán)重磨損引起漏油和串油等事故，分析原因是由于活塞部裝零件剛度設(shè)計(jì)不足，變形過大引起的。因此，活塞部裝零件足夠的剛度是保證活塞部裝穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。本文以腔體、油缸及油缸壓蓋組成的裝配體模型為研究對(duì)象，采用Adina軟件的接觸非線性分析功能，對(duì)油缸及油缸壓蓋的變形進(jìn)行計(jì)算，獲得了油缸及油缸壓蓋的各方向變形，并進(jìn)行剛度校核；同時(shí)對(duì)兩種不同厚度的油缸壓蓋分別進(jìn)
2、行分析，對(duì)比了不同厚度油缸壓蓋對(duì)裝配體剛度的影響，獲得了滿足剛度要求的油缸壓蓋設(shè)計(jì)?！ ￡P(guān)鍵詞：活塞部裝；油缸壓蓋；Adina；裝配體分析 中圖分類號(hào)：TH323文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 0.前言4 隔膜泵活塞部裝主要由腔體、油缸、油缸壓蓋、活塞、活塞桿、密封圈（墊）、螺栓等零件組成。隔膜泵動(dòng)力端推動(dòng)活塞桿及活塞做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，活塞通過壓縮油缸里的液壓油，推動(dòng)隔膜做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而完成料漿的輸送。利用活塞部裝完成隔膜往復(fù)運(yùn)動(dòng)，具有無須減速裝置，使隔膜運(yùn)行平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)。隨著輸送壓力及流量的不斷增大，隔膜泵運(yùn)行
3、過程中活塞部裝發(fā)生漏油、串油、活塞桿與油缸壓蓋卡死的風(fēng)險(xiǎn)也不斷增大。油缸與油缸壓蓋設(shè)計(jì)剛度不滿足要求是導(dǎo)致上述問題的原因之一，本文設(shè)計(jì)了一種油缸壓蓋的新結(jié)構(gòu)，需要對(duì)油缸壓蓋的剛度進(jìn)行校核，避免由于油缸壓蓋剛度不足，造成油缸不均勻變形，引起油缸、腔體、活塞桿中心軸不重合，導(dǎo)致活塞密封圈嚴(yán)重磨損，發(fā)生漏油事故，甚至導(dǎo)致活塞桿與油缸壓蓋卡死，造成設(shè)備停車，引起不必要的損失?！ ∧壳?，已有相關(guān)工程師對(duì)活塞部裝密封、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了大量研究，同時(shí)制定了相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?！ ”疚牟捎梅抡婺M的手段對(duì)腔體、
4、油缸及油缸壓蓋裝配體模型進(jìn)行分析，分析平臺(tái)選用Adina，通過分析得到工作狀態(tài)下油缸和油缸壓蓋的變形結(jié)果，對(duì)其剛度進(jìn)行校核。對(duì)兩種厚度的油缸壓蓋的變形進(jìn)行對(duì)比分析，得出增大油缸壓蓋厚度有利于降低油缸和油缸壓蓋的變形，有利于活塞部裝密封和對(duì)中性。 1.腔體油缸及油缸壓蓋裝配分析 1.1幾何模型 將腔體、油缸及油缸壓蓋裝配體作為研究對(duì)象，簡(jiǎn)化掉對(duì)強(qiáng)度分析影響不大的小圓孔、倒角、圓角等小幾何特征，由于模型對(duì)稱，采用一半模型進(jìn)行分析。簡(jiǎn)化后的腔體、油缸及油缸壓蓋裝配體三維幾何模型如圖1所示?！ ?.2有限
5、元模型4 本文對(duì)腔體、油缸及油缸壓蓋組成的裝配體進(jìn)行分析，將三維模型導(dǎo)入Adina軟件，采用四節(jié)點(diǎn)四面體單元進(jìn)行自由網(wǎng)格劃分，接觸面處網(wǎng)格要保證規(guī)則性，以避免應(yīng)力奇異。腔體和油缸材料為高合金鋼、油缸壓蓋材料為45#鋼，材料的彈性模量為206GPa，泊松比為0.3，45#鋼材料的屈服極限為355MPa。建立的有限元模型如圖2所示?！ ∮邢拊Ｐ偷募s束和載荷如下：約束腔體端面豎直方向和沿軸線方向的位移；腔體、油缸及油缸壓蓋對(duì)稱面施加對(duì)稱約束；腔體與油缸接觸面、油缸與油缸壓蓋接觸面之間分別定義面面接觸，接觸
6、面間摩擦系數(shù)為0.1；腔體與油缸壓蓋之間的螺栓連接利用beam單元模擬，并施加螺栓預(yù)緊力367889N；腔體與油缸內(nèi)表面承壓部位施加4MPa油液壓強(qiáng)。邊界條件如圖2所示?！ ?.計(jì)算結(jié)果 本文分別分析了油缸壓蓋厚度為45mm和55mm時(shí)，油缸及油缸壓蓋的變形情況，結(jié)果分別列在2.1節(jié)和2.2節(jié)?！ ?.1油缸壓蓋厚度為45mm時(shí)的結(jié)果 當(dāng)油缸壓蓋厚度為45mm時(shí)，對(duì)腔體、油缸及油缸壓蓋組成的裝配體模型進(jìn)行分析，分別提取模型整體、油缸和油缸壓蓋的總變形、沿軸線方向變形及豎直方向變形結(jié)果，如圖3～圖5所
7、示?！ ⒀b配體整體、油缸與油缸壓蓋位移計(jì)算結(jié)果列入表1中?！ ?.2油缸壓蓋厚度為55mm時(shí)的結(jié)果 當(dāng)油缸壓蓋厚度增加為55mm時(shí)，對(duì)腔體、油缸及油缸壓蓋組成的裝配體模型進(jìn)行分析，分別提取模型整體、油缸和油缸壓蓋的總變形、沿軸線方向變形及豎直方向變形結(jié)果，如圖6～圖8所示?！ ⒀b配體整體、油缸與油缸壓蓋位移計(jì)算結(jié)果列入表2中?！ 〗Y(jié)論4 將表1和表2中腔體、油缸及油缸壓蓋裝配體變形結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，可得到如下結(jié)論： 將油缸壓蓋厚度增大10mm，顯著減小了油缸裝配體軸向和豎向的變形量，提高了裝配
8、體整體剛度，有利于保持腔內(nèi)油壓的穩(wěn)定性。減小了油缸與油缸壓蓋軸向和豎向的變形量，避免由于變形過大導(dǎo)致油缸中心軸偏離，造成活塞密封圈嚴(yán)重磨損事故發(fā)生?！ ⒖嘉墨I(xiàn) [1]龐桂兵，齊學(xué)智，騰飛，等.基于ANSYS的矩形油缸有限元分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].機(jī)床與液壓，2013，41（11）：57-60. [2]韓以倫，溫學(xué)雷，王斌龍.基于ANSYS的液壓缸的有限元分析及優(yōu)化[J].煤礦機(jī)械，2011，32（9）：94-96. [3]陳勇.高壓液
