電浮筒液位計扭力管強度設(shè)計

韓彥龍

(承德石油高等?？茖W(xué)校 機械工程系，河北　承德　067000)

電浮筒液位計具有精度高、測量溫度范圍廣等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)塔、過程罐、反應(yīng)釜的液位測量[1，2]。扭力管選用inconel625材料，是保證液位計測量精度的核心零部件。inconel625材料是以Mo、Nb為主要強化元素的固溶強化鎳基合金，其在650 ℃以下具有良好的持久性能、疲勞性能及抗氧化和抗腐蝕性能，1 050 ℃以內(nèi)具有良好強度和韌性[3-5]，被廣泛應(yīng)用于儀器儀表設(shè)備。

1　理論計算

inconel625材料各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和扭力管基本參數(shù)分別如表1、表2所示。

表2　扭力管基本參數(shù)

2　有限元靜力學(xué)分析

2.1　扭力管有限元模型

運用solidworks軟件建立扭力管實體模型，導(dǎo)入ansys軟件。扭力管各參數(shù)設(shè)置如下，密度8 440 kg/m3，彈性模量205 GPa，泊松比0.308。選用Solid95單元對實體模型劃分網(wǎng)格得到扭力管有限元模型，共包含17 685個單元，35 449個節(jié)點，如圖1所示。

2.2　加載

由電浮筒液位計正常工作時受載情況可知，扭力管右截面節(jié)點全約束，左截面受工作扭矩T作用，具體扭矩加載過程如下[6]：

1)左截面圓心處創(chuàng)建節(jié)點，并分配質(zhì)量單元mass21；

2)對該節(jié)點施加z方向工作扭矩T；

3)左截面上所有節(jié)點建立組件；

4)用crig命令實現(xiàn)中心節(jié)點和組件節(jié)點局部區(qū)域剛化，得到加載模型如圖2示。

2.3　結(jié)果分析

1)應(yīng)力分布

2)變形圖

3　結(jié)論

1)正常工作時，電浮筒液位計扭力管最大切應(yīng)力和單位長度扭轉(zhuǎn)角理論值為73.17 MPa和0.309 rad/m，分別低于inconel625材料許用值；

2)對扭力管進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析，得到扭力管最大切應(yīng)力和單位長度扭轉(zhuǎn)角為74.6 MPa和0.311 rad/m，與理論值間誤差分別為1.95%和0.65%，仿真結(jié)果可靠；

3)選用外徑6 mm、長度286 mm、壁厚1.2 mm的inconel625材料等徑扭力管，強度和剛度均滿足設(shè)計要求。

參考文獻(xiàn)：

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[2]閆濤，田樂，梁燕飛，等．浮筒液位計扭力管改進(jìn)研究[J]．中國儀器儀表，2014(S1)：189-192．

[3]岳彩旭，黃翠,劉二亮．永磁電機轉(zhuǎn)子護套用高溫合金Inconel625切削性能仿真與試驗研究[J]．大電機技術(shù)，2017(1)：45-50．

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[6]韓彥龍．空分壓縮機多機組軸系模態(tài)分析[J]．承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2015(1)：21-24．