關(guān)鍵詞：隔膜室蓋；隔膜室蓋拆卸工具；強(qiáng)度分析  

　　0.前言 

　　大型高壓隔膜泵作為兩相或多相流體長距離輸送的關(guān)鍵設(shè)備，目前已在冶金礦山、石油采輸、煤化工工藝和長距離管道輸送等諸多工業(yè)領(lǐng)域得到了日益廣泛的采用。隔膜泵的主體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，承壓零部件繁多。不僅包括含有曲軸連桿機(jī)構(gòu)的動力端、隔膜室等關(guān)鍵件的液力端，還包括液壓控制系統(tǒng)和電機(jī)減速機(jī)部裝等多個部分。其中，為方便用戶現(xiàn)場安裝拆卸設(shè)備并有效提高設(shè)備維護(hù)檢修效率，通常設(shè)計(jì)制造成套系列化專用工具。為使專用工具設(shè)計(jì)合理、使用安全可靠并使成本有效得到控制，需在專用工具的設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真模擬，從而避免因應(yīng)力集中而導(dǎo)致的疲勞破壞。本文基于大型有限元分析軟件ANSYS對使用過程中需承受較高壓力的隔膜室蓋拆卸工具進(jìn)行強(qiáng)度分析，并對分析結(jié)果進(jìn)行強(qiáng)度校核。從而確定其結(jié)構(gòu)是否合理、使用是否安全可靠。其計(jì)算分析的方式、校核手段及計(jì)算結(jié)果承壓類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)具有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)和理論參考意義。 

　　1.1 材料特性與邊界條件 

　　對隔膜室蓋拆卸工具進(jìn)行有限元靜力學(xué)強(qiáng)度分析，由于拆卸工具主體為環(huán)狀結(jié)構(gòu)且具有周期對稱特性，故分析采用15°（1/24）模型，如圖1所示。以SOLID185單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，整體網(wǎng)格尺初定為10mm，拆卸工具的環(huán)內(nèi)部受來自手動打壓泵的88MPa的操作壓力，加載面如圖2所示，拆卸環(huán)右側(cè)與隔膜室蓋接觸面施加X向約束，載荷及約束圖3。拆卸環(huán)材料為鍛造45鋼，其對應(yīng)機(jī)械性能如下：σb=590～740MPa，σs=345MPa。 

　　1.2 有限元計(jì)算結(jié)果 

　　分析結(jié)果顯示，最大應(yīng)力位于受載空間中的尖角結(jié)構(gòu)處如圖4所示，且應(yīng)力隨網(wǎng)格細(xì)化呈逐漸增大的不收斂趨勢，因而不對該處應(yīng)力做結(jié)果分析。第二應(yīng)力熱點(diǎn)位于拆卸工具左側(cè)端面如圖5所示，該處應(yīng)力σ=498.549MPa。拆卸環(huán)最大變形δ=0.245mm。變形分布云圖如圖6所示。 

　　結(jié)論 

　　本文利用有限元分析軟件ANSYS對大型隔膜泵液力端所使用的隔膜室蓋拆卸工具進(jìn)行強(qiáng)度分析，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果的對比，可得出結(jié)論如下： 

　　由于拆卸環(huán)的工況為單次短時高壓受力，破壞形式一般為瞬時結(jié)構(gòu)產(chǎn)生斷裂破壞，故按照材料強(qiáng)度極限來計(jì)算靜強(qiáng)度安全系數(shù)： 

　　由于靜強(qiáng)度安全系數(shù)大于1.1，因此該結(jié)構(gòu)的隔膜室蓋拆卸工具可以滿足使用要求。 

　　參考文獻(xiàn) 

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