基于流固耦合分析研究工作压力对隔膜泵泵阀运动规律的影响
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摘 要：泵阀是隔膜泵最主要的易损件，泵阀的寿命是影响隔膜泵连续运转率高低的主要因素。经过工业实践发现，随着隔膜泵工作压力的升高，泵阀的使用寿命降低。工作压力是隔膜泵设计过程中最为重要的参数之一，由工艺系统决定的固定参数，因此，需根据不同的工作压力对泵阀进行有区别地设计。本文采用流固耦合分析手段得出阀的运动机理，对比不同工作压力对泵阀运动机理的影响，以此研究为基础，针对不同工作压力设计合理的泵阀结构，提高泵阀的使用寿命。
关键词：隔膜泵；泵阀寿命；工作压力；流固耦合
中图分类号：TE312 文献标识码：A
隔膜泵凭借其压力适应范围广，效率高，地形适应性强，环境污染小，安全可靠等特点被更加广泛地应用。目前正在运行的隔膜泵中，问题最为突出的就是隔膜泵泵阀的寿命问题。由于泵阀寿命不稳定，导致隔膜泵的连续运转率无法保证，造成巨大的直接与间接的经济利益损失。本文针对影响泵阀寿命因素之一的工作压力展开研究，采用有限元分析软件ADINA进行隔膜泵液力端流固耦合分析，从而得出泵阀的运动规律。研究不同工作压力对于泵阀运动规律的影响，通过调整出料口的工作压力，对比不同工作压力下泵阀的运动速度，以此对泵阀结构进行修改，从而达到提高泵阀寿命的目的。
1.流固耦合分析模型的建立
以三缸单作用隔膜泵液力端的其中一列为基础建立分析模型，由于模型为对称结构，因此本分析模型采用对称模型进行分析，从而降低分析计算量。模型如图1所示。左侧为流场部分，右侧为结构部分，即进料阀与出料阀。由于隔膜只是起到分离液压油与泵送浆体的作用，因此本模型将隔膜简化掉。边界条件如下：流场部分的进料管口与出料管口添加压力边界，即泵的喂料压力与工作压力；油缸端面处按照泵的实际工作状态添加移动墙边界，模拟活塞的运动，与泵阀结构部分相接处为流固耦合边界。泵阀结构部分按泵阀的设计参数进行限位。
2.结果对比分析
在相同工作条件下，即相同的喂料压力、相同的冲次及相同的弹簧刚度。改变工作压力，分别为6MPa、13MPa和30MPa。提取计算结果进行对比，结果对比如下。
出料阀运动速度如图2所示，当工作压力为6MPa时，出料阀与紧固导管和阀座的碰...
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