前言平均流量泵閥是高壓往復(fù)泵的重要組成部件，也是往復(fù)泵中最重要的易損件之一，它的設(shè)計(jì)好壞直接影響泵的工作性能和使用壽命。傳統(tǒng)泵閥設(shè)計(jì)方法以手工設(shè)計(jì)為主，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、效率低，設(shè)計(jì)水平具有局限性。虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)是一門新興的綜合學(xué)科，雖然出現(xiàn)時(shí)間不長(zhǎng)，但是由于其具有低能耗、高效率和高度集成等特點(diǎn)，已經(jīng)得到了廣泛認(rèn)可。本文利用VB6.0編寫泵閥設(shè)計(jì)的主控程序，完成泵閥的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度校核，結(jié)合AutoCAD和SolidWorks完成往復(fù)泵泵閥虛擬模型的建立和虛擬裝配過程。

　　1泵閥主要設(shè)計(jì)參數(shù)泵閥類型一般有平板閥和錐形閥，其中平板閥由于結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，加工方便，成本低，而被許多往復(fù)泵采用。此處采用平板閥，整個(gè)泵閥包括吸入閥和排出閥，主要由閥座、閥板、閥導(dǎo)向桿、彈簧等零件組成。

　　閥座孔徑dk可按經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)閥座孔最大流速Vkmax初步確定（1）單作用泵時(shí)，通過一個(gè)閥（吸入閥或排出閥）的理論一各缸（工作腔）中，吸入閥或排出閥的數(shù)目；柱塞截面積，m；柱塞行程，m；柱塞母分鐘往復(fù)次數(shù)，spm.（2）閥板厚度S按式（3）初定，而后再進(jìn)行強(qiáng)度校核。

　　當(dāng)閥座孔徑dk，密封寬度b已確定，閥板直徑（1）允許關(guān)閉速度的確定由于泵閥是處于經(jīng)常啟閉下工作，頻率很高。

　　因此泵閥不僅要滿足靜壓強(qiáng)度校核而且特別要注意到關(guān)閉速度。因此，彈簧閥設(shè)計(jì)的重要控制條件之一，就是控制允許的關(guān)閉速度，即k阿道爾夫試驗(yàn)系數(shù)，7kgms，K3=設(shè)計(jì)好主要參數(shù)后，再進(jìn)行強(qiáng)度校核，即閥板與閥座密封面比壓校核和閥板彎曲強(qiáng)度校核，具體步驟詳見有關(guān)資料。

　　2泵閥虛擬設(shè)計(jì)首先在VB6.0的IDE中編寫主控程序代碼和人機(jī)交互界面；利用Access建立系統(tǒng)的參數(shù)庫(kù)；在AutoCAD中利用其內(nèi)嵌的VBA編寫平面參數(shù)化繪圖程序；通過控制SolidWorks中的API來創(chuàng)建出三維實(shí)體圖；在SolidWorks中進(jìn)行虛擬裝配，最終完成泵閥的虛擬設(shè)計(jì)。系統(tǒng)主要由六大模塊組成：計(jì)算系數(shù)、泵閥設(shè)計(jì)、彈簧設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核、參數(shù)化繪圖、虛擬裝配。為泵閥虛擬設(shè)計(jì)的軟件流程圖。

　　確定泵閥設(shè)計(jì)用到的參數(shù)包括：泵閥孔最大瞬時(shí)流速Vkm、阿道夫試驗(yàn)系數(shù)、閥板厚度S的計(jì)算K1和介質(zhì)重度Y.取值范圍分別是Vkmax=1 ~4m/s，Vkmax―般按經(jīng)驗(yàn)選取：流速過大，阻力損失大，影響泵的吸入性能，流速選取過小，泵閥尺寸過大，泵閥質(zhì)量增大；阿道夫試驗(yàn)系數(shù)取值范圍為K3=1.26~1.35；閥板厚度S的計(jì)算Ki取值范圍為=0.14~0.4；介質(zhì)重度Y取值范圍為Y=5X103~20XlrfN/n3.彈簧鋼材料為封面材料可為不銹鋼、高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼；閥板材料為不銹鋼、高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼，可根據(jù)實(shí)際需要選用不同的材料類型。零部件設(shè)計(jì)參數(shù)如彈簧的扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力、密封面材料允許比壓、閥板許用彎曲應(yīng)力等，根據(jù)選擇的具體材料類型設(shè)定。

　　泵閥設(shè)計(jì)模塊將根據(jù)確定計(jì)算參數(shù)輸入和設(shè)定的數(shù)據(jù)，確定泵閥設(shè)計(jì)中的11個(gè)重要參數(shù)，它們分別是閥座孔徑dk、最大升程hmax、密封面接觸寬度b、彈簧初始安裝力F.、閥板直徑df、彈簧剛度C閥板厚度彈簧最大工作力F1、閥板重量Gf、閥上最大載荷Fmax和允許關(guān)閉速度等，這些均由程序自動(dòng)完成。

　　彈簧設(shè)計(jì)模塊將確定彈簧的8個(gè)重要參數(shù)，它們分別是彈簧中徑Dm、彈簧節(jié)距t、彈簧鋼絲直徑dh、自由高度H彈簧工作圈數(shù)i、安裝高度H0、彈簧總?cè)?shù)i1和彈簧鋼絲展開長(zhǎng)L等。泵閥彈簧的工作圈數(shù)或總?cè)?shù)可以通過公式計(jì)算出來，但算出的圈數(shù)可能是小數(shù)，必須進(jìn)行圓整，即彈簧圈數(shù)取整或取半。在編制圓整程序時(shí)，設(shè)i為計(jì)算圈數(shù)，再設(shè)置2個(gè)轉(zhuǎn)換變量，當(dāng)計(jì)算圈數(shù)i的小數(shù)位在0 ~0.15之間及大于0.75時(shí)，可圓整為計(jì)算圈數(shù)的整數(shù)位；當(dāng)計(jì)算圈數(shù)i的小數(shù)位在0.15~0.75之間時(shí)，可圓整為計(jì)算圈數(shù)的整數(shù)位加0.5，即取半。

　　強(qiáng)度校核模塊主要實(shí)現(xiàn)：閥板與閥座密封面比壓校核和閥板彎曲強(qiáng)度的自動(dòng)計(jì)算并由程序判斷校核的強(qiáng)度值是否滿足要求，從而決定是否重新設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)。

　　采用參數(shù)化繪圖最大的優(yōu)點(diǎn)是提高繪圖效率，避免了手工繪圖的繁瑣，除了利用VBA可進(jìn)行二維參數(shù)化繪圖外，通過控制三維繪圖軟件SolidWorks中的應(yīng)用程序API接口，更能實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體的參數(shù)化建模。根據(jù)前面模塊設(shè)計(jì)的尺寸參數(shù)，能快速構(gòu)建閥板、閥座和彈簧等零部件。

　　零件裝配是根據(jù)各組零件之間的相互連接關(guān)系進(jìn)行的，SolidWorks提供了固定、面匹配、面對(duì)齊、插入、連接等多種裝配關(guān)系，在該模塊中可以采用手動(dòng)裝配和自動(dòng)裝配2種方式。手動(dòng)裝配是由用戶分別調(diào)用各個(gè)零部件模型來構(gòu)造泵閥的裝配模型，要求用戶必須熟悉各零部件之間的相對(duì)位置。Solid Works自動(dòng)記錄建模過程中的尺寸定義，并可將整個(gè)建模過程中的特征操作記錄下來，這樣就可以通新型機(jī)電液自控張緊絞車的設(shè)計(jì)部分采用PLC技術(shù)既能滿足動(dòng)態(tài)又能滿足穩(wěn)態(tài)2種工況，且張緊力可調(diào)，反應(yīng)靈敏、動(dòng)作迅速，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)。

　　前言方向發(fā)展，其零部件也正向高性能、長(zhǎng)壽命、低能耗帶式輸送機(jī)是輸送散裝物料主要設(shè)備之一，該方向發(fā)展。帶式輸送機(jī)在起、停過程中和正常運(yùn)行設(shè)備目前正在向大運(yùn)量、長(zhǎng)運(yùn)距、大傾角和強(qiáng)適應(yīng)性時(shí)輸送帶的彈性變形與輸送量的變化都使輸送帶的過SolidWoks預(yù)留的API接口將過程中記錄的操作反饋給設(shè)計(jì)人員，利用VB生成SolidWorks的裝配文檔，進(jìn)而通過記錄其各個(gè)裝配路徑生成相應(yīng)的矩陣。最后通過對(duì)矩陣的優(yōu)化處理，在包含多個(gè)裝配序列的裝配樹中找到一個(gè)最合理的裝配路線，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配。裝配體完成后需進(jìn)行靜態(tài)干涉檢查，確定零部件設(shè)計(jì)的合理性，對(duì)于存在干涉的零部件，重新進(jìn)行尺寸計(jì)算和造型，直到所有零部件均能通過靜態(tài)干涉檢查為止。如為高壓往復(fù)泵泵閥總裝配圖。

　　結(jié)語(yǔ)本文研究利用VB編程，基于AutoCAD和Solid Works二次開發(fā)技術(shù)的高壓往復(fù)泵泵閥虛擬設(shè)計(jì)，是將虛擬制造技術(shù)應(yīng)用于往復(fù)泵泵閥設(shè)計(jì)的有益嘗試。在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了從泵閥概念設(shè)計(jì)到虛擬裝配的全過程，實(shí)際使用證明，可有效降低往復(fù)泵泵閥研究成本、縮短研發(fā)周期和提高設(shè)計(jì)水平，具有一定的實(shí)用價(jià)值。