針對高壓清洗機柱塞泵排液閥芯的有限元分析

柱（zhù）塞泵是高壓清洗機的壓力發生裝置，排液閥芯則是柱塞泵的一個核心部件，我們發現國內某（mǒu）品（pǐn）牌的高（gāo）壓清洗機柱塞泵的排液閥芯經常出現斷裂情況，針對這一情況，我們認為有必（bì）要對該品牌高壓清洗機柱塞泵的排液閥芯進（jìn）行研（yán）究（jiū）。對排液閥芯進行應力分析，找（zhǎo）出排液閥芯的應（yīng）力分布（bù）情況和危險部位，以便（biàn）根（gēn）據分析結果改進排液閥芯的設（shè）計（jì），從而降低應力（lì）最大（dà）值，提高高壓清洗機的可靠性和使用壽（shòu）命。

閥芯的有限元分析：

1、選擇材料
 
該品牌高壓清洗機柱（zhù）塞泵的排液閥（fá）芯采用馬（mǎ）氏體不鏽鋼（gāng）3Cr13，彈性模量為219000 MPa，密度為7.75 g/cm3，泊鬆比為0.3，抗（kàng）拉強度為735 MPa，屈服強（qiáng）度為540 MPa，斷後伸長（zhǎng）率大於等於12%，斷麵收縮率大於等於40%，衝擊吸收功大於等（děng）於24 J，若為馬氏體型退火處（chù）理後的硬度值小於等於HBS235。

2、劃分網格
 
為了計算（suàn）的準確（què）性，我們對網格的密度進行控製（zhì），並使用四麵體和五麵體單（dān）元進行網格（gé）劃分，如圖：

3、約束條件

排液閥芯有兩種工（gōng）作狀況：一種是吸入工況，吸液閥芯打開，排液閥芯閉合；另一種（zhǒng）是（shì）排（pái）出（chū）工況，排液閥芯打開，吸液閥芯閉合。在這兩種工況時的約束條件是不一樣（yàng）的，在第一種工況時，閥芯（xīn）的45°的斜麵是與閥座固定（dìng）住的，在x，y，z 方向上都沒有位移；而在第二（èr）種工況（kuàng）時，運動至排液（yè）閥彈簧座，受排液閥彈簧座控製而停止運（yùn）動，所以在這一工況時閥芯的（de）圓柱頭（tóu）部表麵固定，在x，y，z 方向上都沒有（yǒu）位移（yí）。

4、載荷處理

排液閥（fá）芯受到的最大工作壓力為5 MPa，為了（le）安全性的考慮，取試驗壓力（lì）為7.5 MPa，為最大工作壓力（lì）的1.5 倍。在工況（kuàng）一時吸入腔壓力為0，排出（chū）腔的壓力為7.5 MPa；當在工況二時，吸入腔的壓力（lì）和排出腔（qiāng）的壓力均為7.5 MPa。在計算時，吸入腔和排出腔的壓力都作為（wéi）受力表麵的垂（chuí）直壓力，並且壓力（lì）都為7.5 MPa。

5、結（jié）果分析

從載荷分析可以得出，工況二比工況一危險程度更高，如果工況二的強度是足夠的話，那（nà）麽工況一一定是安全的。
 
經過軟件分析（xī）得出，最（zuì）大的應力出現在排液閥芯吸入腔的V 形的頂點處，最大的應力為558.7 MPa，這樣就可以解釋排液閥芯經常在吸入腔（qiāng）V 形頂點處容易破裂的（de）現象。
 
在（zài）排液閥芯（xīn）的位移雲圖中，可（kě）以得出（chū）最大的位移出現在排液閥芯吸入腔的前端部位，最大的位移為0.021 mm。