韓彥龍

(承德石油高等?？茖W(xué)校 機(jī)械工程系，河北　承德　067000)

電浮筒液位計(jì)具有精度高、測(cè)量溫度范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)塔、過(guò)程罐、反應(yīng)釜的液位測(cè)量[1，2]。扭力管選用inconel625材料，是保證液位計(jì)測(cè)量精度的核心零部件。inconel625材料是以Mo、Nb為主要強(qiáng)化元素的固溶強(qiáng)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(qiáng)度和韌性[3-5]，被廣泛應(yīng)用于儀器儀表設(shè)備。

1　理論計(jì)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(yùn)用solidworks軟件建立扭力管實(shí)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(duì)實(shí)體模型劃分網(wǎng)格得到扭力管有限元模型，共包含17 685個(gè)單元，35 449個(gè)節(jié)點(diǎn)，如圖1所示。

2.2　加載

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

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

2)對(duì)該節(jié)點(diǎn)施加z方向工作扭矩T；

3)左截面上所有節(jié)點(diǎn)建立組件；

4)用crig命令實(shí)現(xiàn)中心節(jié)點(diǎn)和組件節(jié)點(diǎn)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(shí)，電浮筒液位計(jì)扭力管最大切應(yīng)力和單位長(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)度286 mm、壁厚1.2 mm的inconel625材料等徑扭力管，強(qiáng)度和剛度均滿足設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

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