針對高壓清洗機柱塞泵排液閥芯的有限元分析

柱塞泵是高壓（yā）清洗機的壓力發生裝置，排液閥芯則是（shì）柱塞泵的一個核心部件，我們發現國內某品牌（pái）的高壓清洗機柱塞泵的排液閥芯經常出現斷裂情（qíng）況，針對這一情況，我（wǒ）們認為有必要對該品牌高壓清洗機柱塞泵的排液閥芯進行研究。對排液閥芯進行應力分析，找出排液（yè）閥芯的應力分（fèn）布情（qíng）況和危險部位，以便根據分析結果改進排液閥芯的（de）設（shè）計，從而降低應力最大值，提高高壓清（qīng）洗機的可靠性（xìng）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（jī）柱（zhù）塞泵的排液閥芯采用（yòng）馬氏（shì）體不鏽鋼3Cr13，彈性模量為219000 MPa，密度為7.75 g/cm3，泊鬆比（bǐ）為（wéi）0.3，抗拉強度為（wéi）735 MPa，屈服強度（dù）為540 MPa，斷後伸長率大於等於12%，斷麵收縮率大於等於40%，衝擊吸收功大於等於24 J，若為馬氏體型退火處理後的硬度值小於等於HBS235。

2、劃（huá）分網格
 
為了計（jì）算的準確性，我們對網格的密度進行控製，並使用（yòng）四麵體和五麵體單元進行網（wǎng）格劃分，如圖：

3、約束條件

排（pái）液閥（fá）芯（xīn）有兩種工作狀況：一種是吸入工況，吸液閥芯打開，排液閥芯閉合（hé）；另一種是排出工況，排（pái）液閥芯（xīn）打開，吸（xī）液閥（fá）芯閉合。在這兩種工況時的約束條件是不一樣的，在第一種工（gōng）況時（shí），閥芯的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（yí）；而在第二種工況時，運動至排（pái）液閥彈簧座，受（shòu）排液閥彈簧（huáng）座控製而停止運動，所以在這一工況時閥芯的（de）圓柱頭部表麵固定，在x，y，z 方向上都沒有位移。

4、載（zǎi）荷處理

排液閥（fá）芯受到的最（zuì）大工作壓力為（wéi）5 MPa，為了安全性的（de）考慮，取試驗壓力為7.5 MPa，為最大工作壓力的1.5 倍。在工況一時吸（xī）入（rù）腔壓力為0，排出腔的壓力為7.5 MPa；當在工況二時，吸入腔的壓力和排（pái）出腔的壓力均（jun1）為7.5 MPa。在計算時，吸入腔（qiāng）和排出腔的壓力（lì）都作為受力表（biǎo）麵的垂直壓力，並且壓力都為（wéi）7.5 MPa。

5、結果分析

從載荷分析可以得（dé）出，工況二比工況一危險程度更高（gāo），如果工況二的強度是足夠的話（huà），那麽（me）工況一一定是安全（quán）的。
 
經過軟件分析得出，最大的應力出現在排液閥芯吸入腔的V 形的頂點（diǎn）處，最大的應力為（wéi）558.7 MPa，這樣就（jiù）可以解釋排液（yè）閥芯經常在吸（xī）入腔V 形頂點處容易破裂的現象。
 
在排液閥芯的位移雲圖中，可以得出（chū）最大（dà）的位移出現在排液閥芯吸入腔的（de）前端部位，最大的位移為0.021 mm。