摘 要：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。
關鍵詞：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(yè)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(tǒng)和電機減速機部裝等多個部分。其中，為方便用戶現(xiàn)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(fā)具有一定的現(xiàn)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(huán)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(wǎng)格劃分，整體網(wǎng)格尺初定為10mm，拆卸工具的環(huán)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(huán)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(huán)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(wǎng)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(huán)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(jù)計算結果的對比，可得出結論如下：
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(shù)：
由于靜強度安全系數(shù)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。
參考文獻
[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(yè)出版社，1974.
[2]郁永章.容積式壓縮機[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.
[3]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.
