2BE1-253真空泵兩種吸氣管結構有限元分析

王 瑞，李 鵬，馬 平

（山東中煙工業有限責任公司滕州卷煙廠，山東 滕州 277599）

2BE1-253真空泵兩種吸氣管結構有限元分析

王 瑞，李 鵬，馬 平

（山東中煙工業有限責任公司滕州卷煙廠，山東 滕州 277599）

本文使用solidworks三維設計軟件中Flow Simulation流體分析模塊，針對我廠使用的2BE1-253真空泵的吸氣管，考慮了吸氣管的材料、抗拉強度及邊界等因素，建立了兩種吸氣管三維有限元分析模型。探討改進后吸氣管工作狀態下受力情況，得出相關的受力云圖以及流體跡線的分布情況。結果表明，吸氣管受力最大的區域為吸氣管正對吸氣口的區域，改進后的吸氣管工作承載力更好。

真空泵；吸氣管；有限元；承載力

1 前 言

水環式真空泵是煙廠的重要能源供應設備，不僅為卷包車間提供優質負壓能源，而且為輔料制造中的濾棒生產提供了有力保障。目前，水環式真空泵存在工作效率不高、工作承載力不高等問題，而吸氣管對水環式真空泵效率、承載力有重要的影響。因此，本文研究的重點是水環式真空泵吸氣管的結構，研究一種新設計的吸氣管結構對水環式真空泵工作效率和工作承載力的影響。

2 真空泵吸氣管結構有限元模型建立

2.1 吸氣管的有限元參數的確立

吸氣管是真空泵中吸氣分流的關鍵部件，本文通過Solidworks首先構建出吸氣管的物理模型［1］。然后，將物理模型分別導入Flow Simulation中進行有限元分析，對兩種結構吸氣管進行有限元分析，其中吸氣管的材料選用HT200，HT200是灰鑄鐵，最低抗拉強度200MPa。網格劃分的初始等級采用了等級3，吸氣管的進氣口流量為0.78m3/s，出氣口壓強為0.6MPa，邊界層類型設置為湍流，對于兩個吸氣管分別施加相同的邊界條件，這要設置邊界條件基本符合滕州卷煙廠使用真空泵的真實情況。Flow Simulation采用的就是自適應直角坐標網格法［2］，網格劃分的初始等級采用了等級3。

2.2 吸氣管工況結果分析

作用于流體上的力，可以劃歸為兩種，分別是質量力和表面力。質量力指的是在體積V內單位液體質量或者體積上的非接觸力，由于氣體的質量非常小，本次分析時忽略質量力的存在，不考慮氣體的質量［3］。表面力是指作用于流體表面的力，這是我們此次分析著重研究的部分。

設定完相關參數并且分析后可以得到，2BE1-253改進后吸氣管的受力云圖，如圖1所示和2BE1-253吸氣管的受力云圖，如圖2所示。

從圖1和圖2中可以看出：吸氣管受力最大的區域為吸氣管正對吸氣口的區域，并且可以得出原吸氣管的最大靜壓606332.05，改進后的吸氣管的最大靜壓是614962.38Pa，比原吸氣管的最大靜壓要高8630.33Pa，從圖中還可以看出改進后的吸氣管受到的沖擊將有所增加，這使得真空泵的工作承載較高，改進后的吸氣管可以得到更大的平均壓強，更利于生產的進行。

3 結論

本文利用Flow Simulation流體分析模塊定性地分析了原有吸氣管和改進后吸氣管的受力狀態，得出其相應受力云圖以及流體跡線的分布情況，得出吸氣管受力最大的區域為吸氣管正對吸氣口的區域；并且得出改進后的吸氣管比原吸氣管的最大靜壓要高8630.33Pa，使得真空泵的工作承載力較高，工作效果更好，且改進后的吸氣管可以得到更大的平均壓強，工作效率更高，更利于生產的進行。

［1］趙罘，劉玥，趙楠.SolidWorks2012中文版計算機輔助設計教程［M］.北京：機械工業出版社，2012.

［2］盧海星，胡仁喜.SolidWorks2014有限元、虛擬樣機與流場分析從入門到精通［M］.北京：機械工業出版社.2014.

［3］ Yang Yong-jun， Wang Jian-jie， Miao Bing， Fault Analysis of Hydraulic Pressure Pump on Empty Absorbing ［J］. Machine design and manufacturing engineering， 2002 31（4）， pp.81-83.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.188

山東中煙工業有限責任公司滕州卷煙廠技術創新專項課題

王瑞（1989-），男，山東滕州人，碩士研究生，研究方向：機械設計及理論。