王 瑞，李 鵬，馬 平

（山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司滕州卷煙廠，山東 滕州 277599）

2BE1-253真空泵兩種吸氣管結(jié)構(gòu)有限元分析

王 瑞，李 鵬，馬 平

（山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司滕州卷煙廠，山東 滕州 277599）

本文使用solidworks三維設(shè)計(jì)軟件中Flow Simulation流體分析模塊，針對(duì)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(qiáng)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(jìn)后吸氣管工作狀態(tài)下受力情況，得出相關(guān)的受力云圖以及流體跡線的分布情況。結(jié)果表明，吸氣管受力最大的區(qū)域?yàn)槲鼩夤苷龑?duì)吸氣口的區(qū)域，改進(jìn)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(huán)式真空泵是煙廠的重要能源供應(yīng)設(shè)備，不僅為卷包車間提供優(yōu)質(zhì)負(fù)壓能源，而且為輔料制造中的濾棒生產(chǎn)提供了有力保障。目前，水環(huán)式真空泵存在工作效率不高、工作承載力不高等問(wèn)題，而吸氣管對(duì)水環(huán)式真空泵效率、承載力有重要的影響。因此，本文研究的重點(diǎn)是水環(huán)式真空泵吸氣管的結(jié)構(gòu)，研究一種新設(shè)計(jì)的吸氣管結(jié)構(gòu)對(duì)水環(huán)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(jié)構(gòu)有限元模型建立

2.1 吸氣管的有限元參數(shù)的確立

吸氣管是真空泵中吸氣分流的關(guān)鍵部件，本文通過(guò)Solidworks首先構(gòu)建出吸氣管的物理模型［1］。然后，將物理模型分別導(dǎo)入Flow Simulation中進(jìn)行有限元分析，對(duì)兩種結(jié)構(gòu)吸氣管進(jìn)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(qiáng)度200MPa。網(wǎng)格劃分的初始等級(jí)采用了等級(jí)3，吸氣管的進(jìn)氣口流量為0.78m3/s，出氣口壓強(qiáng)為0.6MPa，邊界層類型設(shè)置為湍流，對(duì)于兩個(gè)吸氣管分別施加相同的邊界條件，這要設(shè)置邊界條件基本符合滕州卷煙廠使用真空泵的真實(shí)情況。Flow Simulation采用的就是自適應(yīng)直角坐標(biāo)網(wǎng)格法［2］，網(wǎng)格劃分的初始等級(jí)采用了等級(jí)3。

2.2 吸氣管工況結(jié)果分析

作用于流體上的力，可以劃歸為兩種，分別是質(zhì)量力和表面力。質(zhì)量力指的是在體積V內(nèi)單位液體質(zhì)量或者體積上的非接觸力，由于氣體的質(zhì)量非常小，本次分析時(shí)忽略質(zhì)量力的存在，不考慮氣體的質(zhì)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(shè)定完相關(guān)參數(shù)并且分析后可以得到，2BE1-253改進(jìn)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(qū)域?yàn)槲鼩夤苷龑?duì)吸氣口的區(qū)域，并且可以得出原吸氣管的最大靜壓606332.05，改進(jìn)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(jìn)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(jìn)后的吸氣管可以得到更大的平均壓強(qiáng)，更利于生產(chǎn)的進(jìn)行。

3 結(jié)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(jìn)后吸氣管的受力狀態(tài)，得出其相應(yīng)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(qū)域?yàn)槲鼩夤苷龑?duì)吸氣口的區(qū)域；并且得出改進(jìn)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(jìn)后的吸氣管可以得到更大的平均壓強(qiáng)，工作效率更高，更利于生產(chǎn)的進(jìn)行。

［1］趙罘，劉玥，趙楠.SolidWorks2012中文版計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)教程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

［2］盧海星，胡仁喜.SolidWorks2014有限元、虛擬樣機(jī)與流場(chǎng)分析從入門到精通［M］.北京：機(jī)械工業(yè)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(yè)有限責(zé)任公司滕州卷煙廠技術(shù)創(chuàng)新專項(xiàng)課題

王瑞（1989-），男，山東滕州人，碩士研究生，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論。