基于ANSYS的隔膜室蓋拆卸工具的分析與校核

張明亮

（中國有色（沈陽）泵業有限公司，遼寧 沈陽 110144）

基于ANSYS的隔膜室蓋拆卸工具的分析與校核

張明亮

（中國有色（沈陽）泵業有限公司，遼寧 沈陽 110144）

作為大型隔膜泵液力端的重要專用工具之一，隔膜室蓋拆卸工具的結構特點對拆裝過程的安全性有著重要的影響。本文基于大型有限元分析軟件ANSYS，對隔膜室蓋拆卸工具的強度進行分析與計算，并通過校核計算來確定該工具是否滿足強度要求，從而為大型隔膜泵輔助設備的設計和校核提供了理論參考。

隔膜室蓋；隔膜室蓋拆卸工具；強度分析

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鍵設備，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領域得到了日益廣泛的采用。隔膜泵的主體結構復雜，承壓零部件繁多。不僅包括含有曲軸連桿機構的動力端、隔膜室等關鍵件的液力端，還包括液壓控制系統和電機減速機部裝等多個部分。其中，為方便用戶現場安裝拆卸設備并有效提高設備維護檢修效率，通常設計制造成套系列化專用工具。為使專用工具設計合理、使用安全可靠并使成本有效得到控制，需在專用工具的設計過程中進行計算機仿真模擬，從而避免因應力集中而導致的疲勞破壞。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行強度分析，并對分析結果進行強度校核。從而確定其結構是否合理、使用是否安全可靠。其計算分析的方式、校核手段及計算結果承壓類產品的設計研發具有一定的現實指導和理論參考意義。

1.動力端連桿的強度分析

1.1 材料特性與邊界條件

對隔膜室蓋拆卸工具進行有限元靜力學強度分析，由于拆卸工具主體為環狀結構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單元進行網格劃分，整體網格尺初定為10mm，拆卸工具的環內部受來自手動打壓泵的88MPa的操作壓力，加載面如圖2所示，拆卸環右側與隔膜室蓋接觸面施加X向約束，載荷及約束圖3。拆卸環材料為鍛造45鋼，其對應機械性能如下：σb=590～740MPa，σs=345MPa。

1.2 有限元計算結果

分析結果顯示，最大應力位于受載空間中的尖角結構處如圖4所示，且應力隨網格細化呈逐漸增大的不收斂趨勢，因而不對該處應力做結果分析。第二應力熱點位于拆卸工具左側端面如圖5所示，該處應力σ=498.549MPa。拆卸環最大變形δ=0.245mm。變形分布云圖如圖6所示。

結論

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行強度分析，并根據計算結果的對比，可得出結論如下：

由于拆卸環的工況為單次短時高壓受力，破壞形式一般為瞬時結構產生斷裂破壞，故按照材料強度極限來計算靜強度安全系數：

由于靜強度安全系數大于1.1，因此該結構的隔膜室蓋拆卸工具可以滿足使用要求。

［1］《活塞式壓縮機設計》編寫組.活塞式壓縮機設計［M］.北京：機械工業出版社，1974.

［2］郁永章.容積式壓縮機［M］.北京：機械工業出版社，2000.

［3］成大先.機械設計手冊［M］.北京：化學工業出版社，2002.

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