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研究
！3D打印泄壓安全閥分析和

發(fā)布時間：2022-09-15 11:53:29瀏覽：7222點(diǎn)贊：

多年來

，3D打印已被證明是一種非常方便的技術(shù)

，可用于制造更換和機(jī)械部件

，如手動水泵

，變速箱

，齒輪和閥門

。今年，題為“ 3D打印安全閥分析和驗(yàn)證 ” 的碩士論文題目

，愛荷華州北部大學(xué)技術(shù)系的學(xué)生John Anthony Dutcher III 使用SLA 3D打印制作內(nèi)部原型正排量泵的減壓閥

。

摘要指出，“增材制造允許更快

，更低成本的產(chǎn)品開發(fā)

，包括定制，在使用點(diǎn)打印

，以及每批產(chǎn)量的低成本

。該研究使用Stereolithography生產(chǎn)的原型來開發(fā)對現(xiàn)有產(chǎn)品的改進(jìn)，即正排量泵的內(nèi)部減壓閥

。在這項研究中開發(fā)并測試了四個3D打印原型組件

。減壓閥組件由增材制造生產(chǎn)的壓力容器部件組成，后處理

，并安裝在正排量泵上

，無需額外的加工。使用計算流體動力學(xué)模擬分析原型設(shè)計以增加通過閥門的流量

。通過性能測試驗(yàn)證了模擬

，以將開裂減少到閥的完全旁通壓力范圍。通過減小閥的這個操作范圍

，可以降低泵驅(qū)動系統(tǒng)的功率需求

，從而提高泵驅(qū)動系統(tǒng)的能量效率。

一個多世紀(jì)以前開發(fā)的正排量泵內(nèi)部的齒輪能夠克服現(xiàn)有的性能限制

，但它絕不是完美的

。這些泵需要一個內(nèi)部安全閥，可以防止過大的壓力; 如果排放流量減少

，過壓系統(tǒng)可能會失效

。

“這項研究的主要重點(diǎn)是研究用于正排量泵的內(nèi)部安全閥的性能，提出基于流動模擬改進(jìn)閥門開裂至完全旁通壓力范圍的流動條件

，并通過驗(yàn)證性能改進(jìn)3D打印原型

，“Dutcher寫道。

SLA零件生產(chǎn)多年來

，這些正排量泵中的內(nèi)部安全閥的設(shè)計沒有太大變化

。但是通過使用計算機(jī)模擬，可以修改和優(yōu)化設(shè)計以使部件更有效

。正如他在論文中所寫

，Dutcher的研究驗(yàn)證了3D打印原型，使用計算流體動力學(xué)模擬和性能測試

，“在對現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)的設(shè)計開發(fā)中”

，并且還表明成本和時間都可以通過使用3D打印來制造閥門

。

“增材制造具有定制的優(yōu)勢，允許進(jìn)行設(shè)計變更

，”Dutcher寫道

。

“開發(fā)可在使用點(diǎn)制造的可定制的最終用途組件，允許為壓力容器應(yīng)用生產(chǎn)特定應(yīng)用的產(chǎn)品

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組裝的參考閥擴(kuò)展

在他的論文中，Dutcher想要確定3D打印是否可以成功地用于生產(chǎn)正排量泵的測試閥組件

，如果閥門的幾何形狀能夠根據(jù)流動條件進(jìn)行優(yōu)化以減少裂縫

，并且如果3D打印原型閥的性能與現(xiàn)有的傳統(tǒng)制造方法相同。最終

，雖然他確實(shí)回答了這些問題

，并證明了3D打印確實(shí)在開發(fā)新產(chǎn)品方面確實(shí)有應(yīng)用，但他的研究為改進(jìn)產(chǎn)品的現(xiàn)有設(shè)計提供了可行的概念證明

。

“3D打印原型的開發(fā)是為了降低原型測試的成本和交付時間，”Dutcher寫道

。

“增材制造允許定制的設(shè)計排列的靈活性提供了并行驗(yàn)證多個產(chǎn)品設(shè)計的機(jī)會

。”

SLA支持結(jié)構(gòu)通過使用3D打印來創(chuàng)建原型

，Dutcher能夠同時開發(fā)出幾種不同的設(shè)計概念

，而不會被傳統(tǒng)制造方法帶來的常規(guī)障礙所困擾。SLA 3D打印還可以生產(chǎn)具有“加工零件尺寸公差”的零件

，這有助于加快原型的開發(fā)

。

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