介桿是往復泵中連接活塞桿與十字頭的重要零件。通過分析介桿的結構特點及受力情況，基于ANSYS 有限元分析軟件平臺，利用不同加載方式對其進行強度分析，并結合理論計算結果，提出了介桿有限元分析的合理方法。

前言

　　介桿(見圖1)是往復泵中連接十字頭與活塞桿的重要零件，其右側大端面通過螺栓與十字頭聯接在一起，左側靠卡箍與活塞桿連接。通過分析介桿的應力分布及最大應力值，計算其安全系數，可以校核零件的強度是否滿足使用要求，并為優化設計提供理論依據。

圖1 介桿示意圖

1. 活塞桿端 2. 十字頭端

　　本文通過對比介桿在不同加載方法下的應力結果，結合理論計算，提出了介桿有限元分析的相關建議，為介桿的合理分析提供了幫助。

1、介桿的有限元分析

　　(1)十字頭端約束法

　　由于介桿為對稱式結構，所以采用1/4 模型分析：在對稱面施加對稱約束；在與十字頭聯接面施加軸向約束；在與活塞桿聯接面施加相當于135 t的壓力，得到的有限元模型如圖2 所示。

圖2 介桿有限元模型

　　(2)活塞桿端約束法

　　采用1/4 模型分析：在對稱面施加對稱約束；在與活塞桿聯接面施加軸向約束；在與十字頭聯接面施加相當于135 t 的壓力，得到的有限元模型如圖3所示。

圖3 介桿有限元模型

　　(3)裝配體分析法

　　采用十字頭、介桿、與活塞桿裝配體的1/2 模型分析，視活塞桿與介桿為一體(即聯接面上的節點一致)，在活塞桿與十字頭接觸面設置接觸；在對稱面施加對稱約束；在十字頭與下滑板接觸處施加徑向約束；在活塞桿左側端面施加軸向約束；在十字頭銷孔處施加相當于135 t 的余弦力， 得到的有限元模型如圖4 所示。

圖4 裝配體有限元模型

　　(4)計算結果

　　根據上述分析方法，A、B、C 3 處應力值對比如表1 所示。可以看出，3 種計算方法對A 處應力值影響不大。十字頭端約束法與裝配體分析法的B 處和C 處的應力值較為接近， 且與第1 種計算方法差距較大。

表1 有限元分析結果對比

2、介桿應力值的理論計算

　　介桿在工作過程中， 主要受到壓力的作用，由于A 處、B 處與C 處均為應力集中部位， 故對此3處采用應力集中因子與理論應力值乘積的方法進行實際應力值的計算。計算結果如表2 所示。

表2 介桿理論計算結果

3、結語

　　本文首先運用有限元分析方法， 基于ANSYS平臺，分別用3 種加載方式對介桿進行了有限元計算，然后利用理論計算方法依次計算了介桿A、B、C處的應力值。通過對比各個計算結果，可以看出活塞桿端約束法與其他算法的計算結果相差較大。綜合計算效率、計算準確性等因素，建議采用十字頭端約束的有限元分析法。