高壓徑向柱塞泵連桿的有限元分析

高壓徑向柱塞泵連桿的有限元分析為了提高徑向柱塞泵的額定壓力，在JBP-40型徑向柱塞泵的根底上開展改良，將額定壓力由28MPa提高到35MPa。在高壓下對該徑向柱塞泵的連桿開展受力分析，并采用ANSYS軟件對其開展靜力學(xué)有限元分析，驗證其強度和剛度。結(jié)果說明當(dāng)額定壓力提高到35MPa時，連桿的強度和剛度是足夠的，為高壓徑向柱塞泵的研究提供了依據(jù)。

引言

徑向柱塞泵是一種容積效率高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、流量均勻性好、噪聲低、工作壓力高的新型液壓元件。我校所研制的新型變量徑向柱塞泵目前屬國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)，但仍不能滿足工程機械對高壓徑向柱塞泵的需求。因此在節(jié)約成本、簡化工藝的前提下，對該徑向柱塞泵開展改良，將額定壓力由28MPa提升到35MPa，實現(xiàn)徑向柱塞泵的高壓化，是企業(yè)迫切需要解決的難題。連桿作為徑向柱塞泵的關(guān)鍵零件之一，承受壓縮力及彎矩的共同作用，故決定在高壓35MPa下對JBP-40型徑向柱塞泵連桿開展有限元分析。

1、徑向柱塞泵簡介

新型徑向柱塞泵是一種軸配流徑向柱塞泵，柱塞在轉(zhuǎn)子(缸體)內(nèi)成輻射狀配置，滑靴與定子構(gòu)成一對高速滑動摩擦副。柱塞、轉(zhuǎn)子柱塞孔和配流軸形成密閉容腔，當(dāng)柱塞向外移動伸出時，密閉容腔增大并與配流軸的進(jìn)油口相通，液壓油液被吸入密閉容腔;當(dāng)柱塞向內(nèi)收縮時，密閉容腔減小并與配流軸的出油口相通，液壓油液被排擠到出油口。每轉(zhuǎn)1周，7個柱塞各完成一次吸油和排油。由大小控制柱塞控制定子的偏心距，通過改變偏心距的大小改變排量。根據(jù)工況需要改變泵軸旋轉(zhuǎn)方向時，液流進(jìn)出油口也將改變。JBP-40型徑向柱塞泵的主要參數(shù)有：額定壓力28MPa，額定轉(zhuǎn)速1500r/min，排量40mL/r。

2、有限元分析

2.1、有限元模型

徑向柱塞泵的連桿是由40Cr制成的。利用Pro/E軟件對連桿開展實體建模(忽略中心阻尼孔處對彈性變形影響不大的構(gòu)造)，然后再以Parasolid格式導(dǎo)出*.xmt-txt，再將此文件導(dǎo)入到ANSYS中。模型導(dǎo)入ANSYS12.0后，劃分網(wǎng)格時，單元類型采用Solid45單元，單元大小設(shè)置為4mm，對其開展非構(gòu)造網(wǎng)格劃分，劃分后的有限元模型由9084個節(jié)點和42278個單元組成。劃分網(wǎng)格后的有限元模型如圖1所示。連桿滑靴的材料模型設(shè)置如下：材料為40Cr，彈性模量為206GPa，泊松比為0.28。

圖1連桿的有限元模型

5、結(jié)論

(1)在額定壓力35MPa下對JBP-40型徑向柱塞泵的連桿開展靜力學(xué)有限元分析，其疲勞安全系數(shù)大于許用疲勞安全系數(shù)，連桿的應(yīng)變較小，在可承受范圍之內(nèi)，說明連桿的強度、剛度足夠;

(2)在最高壓力43.75MPa下的有限元分析結(jié)果說明連桿的疲勞安全系數(shù)偏低，滑靴底面變形較大，不能長時間在此工況下運行;

(3)將JBP-40