第５期（总第３６期）

２００９年９月

溘体钴动与控刍哇

ｎｕｉｄ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ

Ｎｏ．５（Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．３６）

Ｓｅｐ．２００９

有限元分析在液压阀块设计中的应用

丁子平周海勇

徐晰任国强

（中船重工第七Ｏ四研究所海岳公司上海２０００３１）

摘要：基于有限元分析软件包对阀块进行强度应力分析和非标安装面密封性校核。该文介绍采用三维设计软件及

其有限元功能包在阀块辅助设计的应用实例，以及其在阀块轻量化、孔道参数优化、安装面参数优化中的使用。

关键词：液压；阀块；应力；壁厚；安装面；有限元分析

中图分类号：ＴＨｌ３７

文献标识码：Ｂ

文章编号：１６７２—８９０４（２００９）０５－００３８－－００３

．．

．

和图２为其中一种阀组及阀块孔道图。

引百

三维辅助设计软件已在液ＦＥ阀块设计中普遍应

用，但目前其使用大多局限在阀块孔道连通关系和

装配辅助交互设计，与阀块强度有关的孔道壁厚及

叠加式阀块安装面设计一般采用经验值，需要进一

步在产品试验中加以验证。

三维软件附带的有限元分析工具包可以在设计

阶段对阀块进行应力分析，减少设计失误，并可根据

分析结果对阀块进行轻量化设计。本文对ＥＤＳ公司

三维设计软件的有限元分析工具包在阀块强度及应

圈１阀组装配图

力分析、非标安装面密封性校核中的应用加以简单

介绍。

１阀块强度及应力分析

目前国内在阀块设计时，其内部交叉孔道壁厚

大多采用经验值，一般控制在３—５

ｍｍ左右，但对于

超大型阀块其内部孑Ｌ道直径较大，以上壁厚强度远

远满足不了此类阀块的强度要求，而过大的壁厚又

会造成材料的严重浪费，这就要求在设计过程中对

阀块强度进行校核，三维软件的有限元分析工具包

可辅助设计师在设计过程中即对阀块进行强度校

核，同时优化孔道设计。对于可靠性要求极高的阀块

以及内部压力交变阀块的也可根据有限元分析结

果，优化阀块孔道，提高阀块可靠性。

在管轧线喂料器液压系统中，因液压缸进给速

度较快，液压回路中需要控制的高压流量达１５

０００

Ｌ／ｍｉｎ。其元件采用ＤＮｌ２５。ＤＮｌ６０通径插装阀为

主，单个阀块重量在４。８ ｔ左右。这些阀块加工周期

紧张，材料成本和加工费用昂贵，在加工前对阀块强

度进行校核，并对其进行轻量化设计尤为重要。图１

收稿日期：２００９－－０５一１１

作者简介：丁子平，高级工程师，毕业于上海科技大学，主要从事冶

金水利设备液压系统设计、开发和调试。

图２阀块孔道图

该阀块中各标准液压阀安装面、孔的密封性及

紧固螺钉拉应力等均已在各类工程实践中验证通

过，本阀块的有限元分析重点应为阀块内部孔道应

力分析及强度复核。过于复杂的模型在计算机计算

时会浪费大量时间，对阀块有限元模型进行适当简

化，可以加快应力分析的进程时间。图３是该阀块简

化后的有限元分析模型，在该模型中删除了对阀块

强度影响不大的工艺孔道、吊装工艺孔和螺钉孔等，

保留对阀块强度有影响的工艺孔或螺钉孔，并对腔

孔小特征进行了适当处理。

阀块采用３５＃钢锻件；经过探伤检查无内部缺

陷。阀块尺寸１

２００ｘ７５０ｘ６５０

ｍｍ；总重约４．５ ｔ。内

部高压孔道压力为２５

ＭＰａ，低压孔道压力为０．５

万方数据