介桿是往復(fù)泵中連接活塞桿與十字頭的重要零件。通過(guò)分析介桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及受力情況，基于ANSYS 有限元分析軟件平臺(tái)，利用不同加載方式對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度分析，并結(jié)合理論計(jì)算結(jié)果，提出了介桿有限元分析的合理方法。

前言

　　介桿(見圖1)是往復(fù)泵中連接十字頭與活塞桿的重要零件，其右側(cè)大端面通過(guò)螺栓與十字頭聯(lián)接在一起，左側(cè)靠卡箍與活塞桿連接。通過(guò)分析介桿的應(yīng)力分布及最大應(yīng)力值，計(jì)算其安全系數(shù)，可以校核零件的強(qiáng)度是否滿足使用要求，并為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

圖1 介桿示意圖

1. 活塞桿端 2. 十字頭端

　　本文通過(guò)對(duì)比介桿在不同加載方法下的應(yīng)力結(jié)果，結(jié)合理論計(jì)算，提出了介桿有限元分析的相關(guān)建議，為介桿的合理分析提供了幫助。

1、介桿的有限元分析

　　(1)十字頭端約束法

　　由于介桿為對(duì)稱式結(jié)構(gòu)，所以采用1/4 模型分析：在對(duì)稱面施加對(duì)稱約束；在與十字頭聯(lián)接面施加軸向約束；在與活塞桿聯(lián)接面施加相當(dāng)于135 t的壓力，得到的有限元模型如圖2 所示。

圖2 介桿有限元模型

　　(2)活塞桿端約束法

　　采用1/4 模型分析：在對(duì)稱面施加對(duì)稱約束；在與活塞桿聯(lián)接面施加軸向約束；在與十字頭聯(lián)接面施加相當(dāng)于135 t 的壓力，得到的有限元模型如圖3所示。

圖3 介桿有限元模型

　　(3)裝配體分析法

　　采用十字頭、介桿、與活塞桿裝配體的1/2 模型分析，視活塞桿與介桿為一體(即聯(lián)接面上的節(jié)點(diǎn)一致)，在活塞桿與十字頭接觸面設(shè)置接觸；在對(duì)稱面施加對(duì)稱約束；在十字頭與下滑板接觸處施加徑向約束；在活塞桿左側(cè)端面施加軸向約束；在十字頭銷孔處施加相當(dāng)于135 t 的余弦力， 得到的有限元模型如圖4 所示。

圖4 裝配體有限元模型

　　(4)計(jì)算結(jié)果

　　根據(jù)上述分析方法，A、B、C 3 處應(yīng)力值對(duì)比如表1 所示。可以看出，3 種計(jì)算方法對(duì)A 處應(yīng)力值影響不大。十字頭端約束法與裝配體分析法的B 處和C 處的應(yīng)力值較為接近， 且與第1 種計(jì)算方法差距較大。

表1 有限元分析結(jié)果對(duì)比

2、介桿應(yīng)力值的理論計(jì)算

　　介桿在工作過(guò)程中， 主要受到壓力的作用，由于A 處、B 處與C 處均為應(yīng)力集中部位， 故對(duì)此3處采用應(yīng)力集中因子與理論應(yīng)力值乘積的方法進(jìn)行實(shí)際應(yīng)力值的計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如表2 所示。

表2 介桿理論計(jì)算結(jié)果

3、結(jié)語(yǔ)

　　本文首先運(yùn)用有限元分析方法， 基于ANSYS平臺(tái)，分別用3 種加載方式對(duì)介桿進(jìn)行了有限元計(jì)算，然后利用理論計(jì)算方法依次計(jì)算了介桿A、B、C處的應(yīng)力值。通過(guò)對(duì)比各個(gè)計(jì)算結(jié)果，可以看出活塞桿端約束法與其他算法的計(jì)算結(jié)果相差較大。綜合計(jì)算效率、計(jì)算準(zhǔn)確性等因素，建議采用十字頭端約束的有限元分析法。