2BE1-253真空泵兩種吸氣管結構有限元分析

王 瑞，李 鵬，馬 平

（山東中煙工業(yè)有限責任公司滕州卷煙廠，山東 滕州 277599）

2BE1-253真空泵兩種吸氣管結構有限元分析

王 瑞，李 鵬，馬 平

（山東中煙工業(yè)有限責任公司滕州卷煙廠，山東 滕州 277599）

本文使用solidworks三維設計軟件中Flow Simulation流體分析模塊，針對我廠使用的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。探討改進后吸氣管工作狀態(tài)下受力情況，得出相關的受力云圖以及流體跡線的分布情況。結果表明，吸氣管受力最大的區(qū)域為吸氣管正對吸氣口的區(qū)域，改進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設備，不僅為卷包車間提供優(yōu)質負壓能源，而且為輔料制造中的濾棒生產提供了有力保障。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題，而吸氣管對水環(huán)式真空泵效率、承載力有重要的影響。因此，本文研究的重點是水環(huán)式真空泵吸氣管的結構，研究一種新設計的吸氣管結構對水環(huán)式真空泵工作效率和工作承載力的影響。

2 真空泵吸氣管結構有限元模型建立

2.1 吸氣管的有限元參數的確立

吸氣管是真空泵中吸氣分流的關鍵部件，本文通過Solidworks首先構建出吸氣管的物理模型［1］。然后，將物理模型分別導入Flow Simulation中進行有限元分析，對兩種結構吸氣管進行有限元分析，其中吸氣管的材料選用HT200，HT200是灰鑄鐵，最低抗拉強度200MPa。網格劃分的初始等級采用了等級3，吸氣管的進氣口流量為0.78m3/s，出氣口壓強為0.6MPa，邊界層類型設置為湍流，對于兩個吸氣管分別施加相同的邊界條件，這要設置邊界條件基本符合滕州卷煙廠使用真空泵的真實情況。Flow Simulation采用的就是自適應直角坐標網格法［2］，網格劃分的初始等級采用了等級3。

2.2 吸氣管工況結果分析

作用于流體上的力，可以劃歸為兩種，分別是質量力和表面力。質量力指的是在體積V內單位液體質量或者體積上的非接觸力，由于氣體的質量非常小，本次分析時忽略質量力的存在，不考慮氣體的質量［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。

設定完相關參數并且分析后可以得到，2BE1-253改進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)域為吸氣管正對吸氣口的區(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，改進后的吸氣管可以得到更大的平均壓強，更利于生產的進行。

3 結論

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后吸氣管的受力狀態(tài)，得出其相應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)域為吸氣管正對吸氣口的區(qū)域；并且得出改進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，且改進后的吸氣管可以得到更大的平均壓強，工作效率更高，更利于生產的進行。

［1］趙罘，劉玥，趙楠.SolidWorks2012中文版計算機輔助設計教程［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2012.

［2］盧海星，胡仁喜.SolidWorks2014有限元、虛擬樣機與流場分析從入門到精通［M］.北京：機械工業(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)有限責任公司滕州卷煙廠技術創(chuàng)新專項課題

王瑞（1989-），男，山東滕州人，碩士研究生，研究方向：機械設計及理論。