基于ANSYS Workbench的轴向柱塞泵配流盘温度影响分析

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配流盘作为轴向柱塞泵中的关键零件之-，其工作状况直接影响到整泵性能的优劣。但是由于其几何结构比较复杂，所受负载也比较多，理论分析往往无法进行 ，要想进行相关研究工作 ，有限元分析是-个比较合理的方法。

柱塞泵正常工作状态下 ，系统中液压油液的温度基本在 50℃以上fl1，尤其是配流盘与缸体接触的配流盘正面，由于缸体的高速转动 ，其接触面的温度就更高，油温过高，不仅会使液压油黏度降低，使系统各运动部件之间润滑差，磨损加剧，还会造成零件失灵或卡死，密封件变形老化而失去弹性，严重时对配流盘等结构的应力及变形都将产生不利影响，甚至可能发生停机故障。因此液压油温度是配流盘分析中不容忽视的因素，在对配流盘进行分析计算时，需要考虑实际工作时的液压油温度 ，否则计算结果将会与实际情况有较大差异，将失去对实际工作的指导意义。

为此，本文对某型号配流盘在 20 105 oC时的温度厨行了有限元分析，所得结论可为合理设计及优化配流盘结构提供依据。

1 有限元模型的建立配流盘的约束状况主要是：轴向定位依靠端面与泵体实现，环向定位依靠在配流盘和泵体上安装定位销实现，而径向定位则通过外圈与泵壳或轴向压紧产生的摩擦力实现。有限元分析采用大型通用有限元软件ANSYS Workbench平台，在配流盘高压区施加额定工作压力 35 MPa，在其两侧密封带上施加从 0～35 MPa线性渐变的压力，在销钉处、底部、外圈表面施加仅有压缩的约束类型，配流盘整体施加20-105 c不等的温度载荷。图1为配流盘有限元模型，图2为配流盘的载荷及约束情况。

2 配流盘有限元分析结果2.1 应力分析为了对配流盘进行有限元分析校核，必须计算其主应力。根据弹性力学的基本关系有：f Ii y，2 0-) 0 - -7- (1)1孳：仃 a o o q作者简介 ：赵永富(1978- )，男，河北迁安人，工程师，硕士，研究方向：结构有限元分析。

- 9 - 由于在低温状态时，变形主要是由压力载荷造成，这时最大变形就发生在加载的高压区，温度升高后，结构热膨胀使得没有加强筋的低压区产生径向和切向变形，该区域总变形也随之升高。由此可见，温度对于配流盘结构的总变形影响较大，设计和优化配流盘结构时必须充分考虑液压油温度的影响。

2.3 轴向变形分析对于轴向柱塞泵而言，在工作时配流盘的轴向变形对配流副的泄漏流量产生-定的影响，而且过大的轴向变形会使配流盘造成-定程度的偏磨，将导致配流副的工作性能下降，大大降低其使用寿命，进而对柱塞泵的正常工作造成很大影响，所以有必要对配流盘的轴向变形进行分析。

配流盘最大轴向变形与温度的关系曲线如图 7所示，从中可以看出轴向变形与温度近似成线性相图7 轴向变形随温度变化情况关关系，温度越高轴向变形就越大。

经过计算分析后发现，配流盘上表面最大轴向变形位于高压区外边缘，大小为-7.59 m，最小轴向变形位于低压区腰形孔密封带处，大小为- 24.28 ITI，均发生在 105℃时，这时配流盘上表面的最大轴向变形差高达 16.69 m，远超过了配流盘表面平面度为5 m的要求[21，必将破坏配流盘表面- 12- 的油膜，无法实现完全流体润滑，这会造成配流副间局部区域直接接触，发生偏磨。计算结果显示温度越低最大轴向变形差越校由此可见，液压油的温度对配流盘工作时的轴向变形有很大的影响。

3 结论本文主要针对轴向柱塞泵的配流盘结构在不同温度下进行了有限元分析。分析结果表明：(1)温度越高，配流盘的应力、总变形及轴向变形越大，温度与结构等效应力和变形近似呈线性相关关系，同时危险位置也随温度变化。

(2)结构总变形主要由径向变形及切向变形贡献，最大变形位置主要集中在低压区腰形孔密封带中部，应通过设置加强筋等方式提高此区域的刚度以降低变形量。

(3)温度对结构的应力及变形影响较大，在设计及分析中应高度重视温度对配流盘结构的影响，这样才能真实反映配流盘实际工作状况。