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缸套是煤矿用乳化液泵中用以承受液压力的主要零件之一。由于它的形状复杂、壁厚不均匀，而且内部有T形交叉孔，应力集中较大，随着高压、大流量乳化液泵的发展，缸套设计中仅采用传统的解析计算方法进行有限元分析计算，难以确定缸套的危险点与最大应力。实际上，由于缸套承受着高频交变应力，缸套零件的疲劳破坏是其失效的主要原因，影响着乳化液泵的使用寿命。本文针对GRBl.25/40型乳化液泵中的缸套，应用有限元法确定缸套的危险点、最大应力及应力集中系数，对缸套强度进行静、动态分析。
缸套组件结构如图所示。缸套承受脉动液压力的作用，吸液过程中，缸套内腔压力为零，而在排液过程中，内腔承受着设计压力的作用。由于其结构特征，缸套又直接与吸排液阀组接触，因此还由于缸套结构对称，可用对称的一半缸套进行有限元应力分析，并做如下简化。1.缸套柱塞密封左段螺纹部分因受力不大，强度无问题，故略去该段，并以集中力代替该部位承受的交变轴向力。2.施加于密封予紧力的弹簧力与液压力相比甚小，忽略不计。3.以均布载荷代替吸、排液阀座作用在缸套上、下平面上的力及轴向限位螺堵作用在缸套上的力。
运用有限元法对液泵缸套，进行静强度分析。缸套结构的单元划分，缸套的应力分析采用了以有限元位移法为基础的线性结构静动态分析的程序。用有限元法模拟缸套的具体结构及受力状况，求得缸套各点的应力。缸套的单元划分和节点标号示意图如图所示。采用周向柱面、径向及轴向平面来划分缸套，在这里选用的是节点三维元，其节点可在节点之间变化。为了能精确地反映出应力集中效应，在缸套T形交叉孔处，单元划分的较密集。缸套对称中心平面上所有节点在、X方向上位移为零，使用边界元解决缸套园周方向弹性支承间题，同时设在缸套右端面与螺堵接触部位单元节点在YM方向上位移为零，这样便消除了结构的刚体位移。缸套承受内压、均布力均以而力的形式读入，缸套左段所受力以作用在各节点上的集中力输入。缸套结构共划分为573个节点，一轴向剖面内，缸套对称中心平面上的应力比圆周方向其它点的应力大。缸套周向应力分布见图，轴向应力分布如图所示。经过分析计算可知，缸套处于复杂三向应力状态。从图可看出，缸套的最大应力在83节点处，其最大当量应力值为59.3MPa。
在一个工作周期内，缸套内压力呈近似矩形波变化，GRB125/4a乳化液泵缸套，其内腔压力在40MPa之间变化，缸套处于复杂交变应力状态。1.复杂交变应力状态下的疲劳强度准则根据畸变能理论，三向应力状态下的疲劳强度准则(见《弹塑性力学》杨桂通编1982年)为：一个承受单向等幅完全对称循环加载的零件，根据该零件的具体条件加以修正后的疲劳极限强度为按此计算结果，疲劳的等效静应力超过了材料，说明图所示缸套结构在泵压达40MPa时，其疲劳强度不够。当泵压为31.5MPa时，缸套不会有疲劳破坏。
1.缸套内应力分布很不均匀，最大应力与最小应力相差很大。缸套以T形交叉孔与直径突变处有较大应力集中。可通过结构改进，改变缸套的装拆形式减少其高应力区，消除T形交叉孔的应力集中影响。2.缸套的疲劳裂纹起源于内表面，要注意内表面的加工粗糙度。3.缸套疲劳弧度分析结果说明仅采用静强度分析还不能作为高压、大流量泵缸套设计的依据，同时应用等效静强度理论来分析计算其疲劳强度，并应引起重视。
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