往復(fù)泵泵閥彈簧運(yùn)動(dòng)受力分析.pdf

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1、機(jī)械管理開(kāi)發(fā)總第153期MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTTotalof1532016年第1期No．12016機(jī)械分析與設(shè)計(jì)往復(fù)泵泵閥彈簧運(yùn)動(dòng)受力分析肖厚韜。。祝爽。(1．長(zhǎng)沙礦山研究院，湖南長(zhǎng)沙410012；2．湖南有色重型機(jī)器有限責(zé)任公司，湖南長(zhǎng)沙410205)摘要：往復(fù)泵泵閥彈簧是泵閥中的一個(gè)重要零件，壽命將影響往復(fù)泵的使用。通過(guò)利用軟件Mat—lab對(duì)泵閥的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行模擬仿真，得出了泵閥(彈簧)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在有限元分析軟件Ansys中，考慮隨時(shí)間變化的位移載荷，對(duì)彈簧進(jìn)行靜態(tài)非線性結(jié)構(gòu)下的應(yīng)力分析，分析了動(dòng)態(tài)的應(yīng)力分布情況及彈簧失效原因，并針對(duì)彈簧

2、失效原因提出改進(jìn)，提高了彈簧的使用壽命。關(guān)鍵詞：往復(fù)泵；彈簧；仿真；有限元中圖分類(lèi)號(hào)：TM774文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003．773X(2016)01．0057。04DoI：10．16525／i．cnki．cn14．1134／th．2016．01．019引言間的載荷，然后建立彈簧的實(shí)體模型，利用有限泵閥彈簧是往復(fù)泵泵閥系統(tǒng)中的重要組成元仿真分析求出在時(shí)間位移載荷下的工作應(yīng)部分，性能的好壞直接影響到泵閥系統(tǒng)性能的好力，對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后找出失效原因并提壞。泵閥彈簧在泵閥系統(tǒng)中的作用為：當(dāng)泵閥處出改進(jìn)方案。于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，提供一定的預(yù)壓力，保證閥芯與1泵閥(彈簧)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的建模閥座之間的密封

3、不泄漏；當(dāng)泵閥開(kāi)啟時(shí)隨泵閥運(yùn)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，往復(fù)泵泵閥可以分為平板動(dòng)并在運(yùn)動(dòng)快結(jié)束時(shí)幫助閉合。由于泵閥運(yùn)動(dòng)閥、平板環(huán)形閥、錐形閥、球形閥等。文章分析的是周期性的，所以泵閥彈簧在工作中承受交變應(yīng)是某型號(hào)的錐形閥。往復(fù)泵的工作原理如圖1所力。此外，由于泵閥開(kāi)啟高度有限制，泵閥彈簧示，曲柄通過(guò)連桿帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，活塞向右運(yùn)動(dòng)為的尺寸也受到了極大的約束，泵閥彈簧設(shè)計(jì)必須吸入沖程。綜合考慮彈力、強(qiáng)度和抗疲勞強(qiáng)度。在實(shí)際生產(chǎn)1-應(yīng)用中，泵閥彈簧主要為圓柱螺旋彈簧，針對(duì)圓一一．柱螺旋彈簧的設(shè)計(jì)和校核方法，國(guó)內(nèi)外學(xué)者的I＼I．／研究領(lǐng)域主要分為兩方面：一是對(duì)螺旋彈簧的T優(yōu)化設(shè)計(jì)口；二是對(duì)彈簧疲勞斷裂及疲勞壽命

4、—1一的研究[3-4]。文章主要針對(duì)某型號(hào)往復(fù)泵彈簧壽命短的問(wèn)題進(jìn)行分析，采用了理論分析和仿圖1往復(fù)泵的工作原理真相結(jié)合的研究方法。首先根據(jù)相關(guān)圖紙資料關(guān)于往復(fù)泵泵閥運(yùn)動(dòng)特性的分析，可以采用建立泵閥運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)模型，進(jìn)行matlab仿真，解出閥盤(pán)運(yùn)動(dòng)的近似理論或者精確微分方程。由于本泵閥在工作中的時(shí)間位移情況即泵閥彈簧隨時(shí)次分析的往復(fù)泵速度較快，故采用精確微分方程求解。收稿日期：2015-11-13阿道爾夫方程忽略了機(jī)械阻力和液體摩擦第一作者簡(jiǎn)介：肖厚韜(1991一)，男，湖南婁底人，力，給出的閥盤(pán)受力方程如下：碩士，主要研究方向?yàn)槟チ纤淞骷夹g(shù)及其應(yīng)用。pA一G+(R。+ch)+mh機(jī)械管理開(kāi)

5、發(fā)jxglkfbjb@126．corn·58·第31卷式中，P為閥盤(pán)受力的系數(shù)，通常取1；Ap為閥盤(pán)上合初始條件，在matlab中應(yīng)用四階龍格一庫(kù)塔法下壓強(qiáng)差；A為閥盤(pán)截面積；G為閥盤(pán)在工作液中求解。已知高壓往復(fù)泵閥參數(shù)為：沖程90l-rim；往的重力；R為彈簧預(yù)緊力；C為彈簧剛度系數(shù)；m為復(fù)次數(shù)268r／min；柱塞直徑90mlTl；閥盤(pán)質(zhì)量閥盤(pán)質(zhì)量；h為閥盤(pán)升距；為閥的運(yùn)動(dòng)加速度。0．75kg；閥彈簧中徑34mm，鋼絲直徑4mlTl，剛度此方程沒(méi)有考慮魏斯特法爾現(xiàn)象，故引入曲為25000N／m，有效圈數(shù)2．5圈，兩端各留一圈壓柄連桿比為入的液缸排液方程和考慮魏斯特法爾緊磨平；閥彈簧預(yù)壓力

6、為150N；設(shè)定吸入閥開(kāi)啟現(xiàn)象的連續(xù)性方程，缸內(nèi)和閥隙內(nèi)的排液量可以角為16。。解微分方程得計(jì)算結(jié)果如圖2。分別用下式表示1、—Aroof、sinO+~-sin201，Q=Q土Ah式中：為缸內(nèi)的排液量；Q為閥隙內(nèi)的排液量；r為曲柄半徑；∞為曲柄角速度；Z為連桿長(zhǎng)；為曲柄連桿比，=÷；h為閥的運(yùn)動(dòng)速度。由此得阿道爾夫精確微分方程E5]r。+h。+Ah?！闎廠。+￡C一d)h一0圖2閥盤(pán)升距A一±塑由圖2可知，閥盤(pán)升距是一條類(lèi)似于拋物線的曲線，在曲柄轉(zhuǎn)過(guò)16。時(shí)泵閥開(kāi)始上升，然后平B==：滑達(dá)到最大值5．057mlTl，之后閥盤(pán)開(kāi)始下降，逐漸關(guān)閉。在吸入沖程結(jié)束時(shí)，泵閥有約0．835mmc一籌

7、的滯后高度。3泵閥彈簧有限元分析。==：有限元法是一種求解數(shù)理方程的數(shù)值計(jì)算方式中：A為活塞的工作面積；0為曲柄轉(zhuǎn)角；￡，e的法，它以彈性理論和計(jì)算數(shù)學(xué)的理論為基礎(chǔ)，再結(jié)取值與△密切相關(guān)，其中Ap>0時(shí)，e一1；Ap<合計(jì)算機(jī)進(jìn)行求解方程，是求解工程實(shí)際問(wèn)題一種很好的數(shù)值分析技術(shù)E6]。0時(shí)，e一一1；F彈為彈簧力；一，其中為閥的1)有限元模型的建立和導(dǎo)入。為了盡量接近流量系數(shù)；

8、0為工作液的密度；a為錐狀閥