2BE1-253真空泵两种吸气管结构有限元分析

王 瑞，李 鹏，马 平

（山东中烟工业有限责任公司滕州卷烟厂，山东 滕州 277599）

2BE1-253真空泵两种吸气管结构有限元分析

王 瑞，李 鹏，马 平

（山东中烟工业有限责任公司滕州卷烟厂，山东 滕州 277599）

本文使用solidworks三维设计软件中Flow Simulation流体分析模块，针对我厂使用的2BE1-253真空泵的吸气管，考虑了吸气管的材料、抗拉强度及边界等因素，建立了两种吸气管三维有限元分析模型。探讨改进后吸气管工作状态下受力情况，得出相关的受力云图以及流体迹线的分布情况。结果表明，吸气管受力最大的区域为吸气管正对吸气口的区域，改进后的吸气管工作承载力更好。

真空泵；吸气管；有限元；承载力

1 前 言

水环式真空泵是烟厂的重要能源供应设备，不仅为卷包车间提供优质负压能源，而且为辅料制造中的滤棒生产提供了有力保障。目前，水环式真空泵存在工作效率不高、工作承载力不高等问题，而吸气管对水环式真空泵效率、承载力有重要的影响。因此，本文研究的重点是水环式真空泵吸气管的结构，研究一种新设计的吸气管结构对水环式真空泵工作效率和工作承载力的影响。

2 真空泵吸气管结构有限元模型建立

2.1 吸气管的有限元参数的确立

吸气管是真空泵中吸气分流的关键部件，本文通过Solidworks首先构建出吸气管的物理模型［1］。然后，将物理模型分别导入Flow Simulation中进行有限元分析，对两种结构吸气管进行有限元分析，其中吸气管的材料选用HT200，HT200是灰铸铁，最低抗拉强度200MPa。网格划分的初始等级采用了等级3，吸气管的进气口流量为0.78m3/s，出气口压强为0.6MPa，边界层类型设置为湍流，对于两个吸气管分别施加相同的边界条件，这要设置边界条件基本符合滕州卷烟厂使用真空泵的真实情况。Flow Simulation采用的就是自适应直角坐标网格法［2］，网格划分的初始等级采用了等级3。

2.2 吸气管工况结果分析

作用于流体上的力，可以划归为两种，分别是质量力和表面力。质量力指的是在体积V内单位液体质量或者体积上的非接触力，由于气体的质量非常小，本次分析时忽略质量力的存在，不考虑气体的质量［3］。表面力是指作用于流体表面的力，这是我们此次分析着重研究的部分。

设定完相关参数并且分析后可以得到，2BE1-253改进后吸气管的受力云图，如图1所示和2BE1-253吸气管的受力云图，如图2所示。

从图1和图2中可以看出：吸气管受力最大的区域为吸气管正对吸气口的区域，并且可以得出原吸气管的最大静压606332.05，改进后的吸气管的最大静压是614962.38Pa，比原吸气管的最大静压要高8630.33Pa，从图中还可以看出改进后的吸气管受到的冲击将有所增加，这使得真空泵的工作承载较高，改进后的吸气管可以得到更大的平均压强，更利于生产的进行。

3 结论

本文利用Flow Simulation流体分析模块定性地分析了原有吸气管和改进后吸气管的受力状态，得出其相应受力云图以及流体迹线的分布情况，得出吸气管受力最大的区域为吸气管正对吸气口的区域；并且得出改进后的吸气管比原吸气管的最大静压要高8630.33Pa，使得真空泵的工作承载力较高，工作效果更好，且改进后的吸气管可以得到更大的平均压强，工作效率更高，更利于生产的进行。

［1］赵罘，刘玥，赵楠.SolidWorks2012中文版计算机辅助设计教程［M］.北京：机械工业出版社，2012.

［2］卢海星，胡仁喜.SolidWorks2014有限元、虚拟样机与流场分析从入门到精通［M］.北京：机械工业出版社.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

山东中烟工业有限责任公司滕州卷烟厂技术创新专项课题

王瑞（1989-），男，山东滕州人，硕士研究生，研究方向：机械设计及理论。