[发明专利]一种柱塞泵柱塞收口拉脱力的精确计算方法

说明书

本发明提出一种柱塞泵柱塞收口拉脱力的精确计算方法，一种柱塞泵柱塞收口拉脱力的精确计算方法，该计算方法采用塑性大变形有线元分析方法，基于Deform塑性分析工具，对柱塞滑靴收口成型和拉脱破坏全过程进行工艺仿真，可在加工前进行拉脱力计算，并反馈迭代设计，降低了柱塞泵柱塞滑靴组件研发设计成本，缩短了研制周期并提升了设计质量。采用塑性有限元分析方法可对不同柱塞、滑靴初始结构、滚包收口模具结构、收口工艺参数条件下柱塞收口组件进行拉脱力的快速精确计算，经计算结果与试验结果对比误差在5％以内，精度较高，具有实际参考价值，可避免实际产品试验验证可能产生的不必要迭代，有效降低研发设计成本，缩短研发周期，提高设计质量。

技术领域

本发明属于液压泵设计技术，具体涉及柱塞泵柱塞收口拉脱力的精确计算方法。

背景技术

柱塞滑靴组件属于柱塞泵的关键核心组件之一，柱塞滑靴组件一般是通过滚包收口塑性成型的方式将滑靴滚包于柱塞的球头上，以球铰副的形式连接，其连接的可靠性直接决定柱塞泵能否在寿命期内正常工作。

柱塞滑靴间球铰连接的强度及可靠性主要通过拉脱力来衡量，拉脱力通过拉伸试验机和工装对柱塞滑靴组件进行破坏性拉伸测得。传统的柱塞滑靴组件收口前结构和收口工艺主要通过收口加工经验确定，收口完成后还需要进行拉脱试验进行拉脱力测试以保证收口的强度和可靠性，这种经验设计方法和设计后验证成本较高，不利于新产品的快速研制，影响设计研发效率。

发明内容

本发明的目的是：提出一种柱塞泵柱塞收口拉脱力的精确计算方法，可在加工前进行拉脱力计算，并反馈迭代设计，降低了柱塞泵柱塞滑靴组件研发设计成本，缩短了研制周期并提升了设计质量。

本发明的技术方案：

一种柱塞泵柱塞收口拉脱力的精确计算方法，该计算方法采用塑性大变形有线元分析方法，基于Deform塑性分析工具，对柱塞滑靴收口成型和拉脱破坏全过程进行工艺仿真，具体步骤如下：

第一步：提取影响柱塞收口拉脱力的设计参数与工艺参数，包括柱塞球铰直径、滑靴总长、滑靴斜角，模具直径、模具进给量及进给速度；

第二步：将柱塞、滑靴及收口工装的三维结构图按照收口前相对位置进行装配约束，做二维剖面后将二维剖面结构图导入Deform塑性分析工具当中；

第三步：进行塑性有限元前处理，将滑靴作为塑性部件进行网格划分，柱塞和工装作为刚性部件，对所有零件接触对施加库伦摩擦力接触边界条件；

第四步：分别对收口工装施加收口方向运动和对滑靴施加拉脱方向的运动，并先后进行柱塞收口和拉脱过程的运算，显示拉脱力计算结果，根据拉脱力计算结果可对设计与工艺参数进行优化并进行迭代计算。

本发明的有益效果：

采用塑性有限元分析方法可对不同柱塞、滑靴初始结构、滚包收口模具结构、收口工艺参数条件下柱塞收口组件进行拉脱力的快速精确计算，经计算结果与试验结果对比误差在5％以内，精度较高，具有实际参考价值，可避免实际产品试验验证可能产生的不必要迭代，有效降低研发设计成本，缩短研发周期，提高设计质量。

附图说明

图1为柱塞收口及拉脱分析过程示意图；

图2为柱塞收口拉脱力精确计算方法流程图。

具体实施方式

一种柱塞泵柱塞收口拉脱力的精确计算方法，其计算流程如图2所示，采用大变形的塑性有限元分析方法，基于Deform塑性分析工具，对柱塞滑靴收口成型和拉脱全过程进行仿真，从而得到拉脱力精确计算结果，具体实施步骤如下：

步骤1：提取影响柱塞收口拉脱力的设计参数与工艺参数，如图1所示，结构参数一般包括柱塞球铰直径、滑靴总长、滑靴斜角等，工艺参数一般包括模具直径、模具进给量及进给速度等；