摘要概述11.1閥門發(fā)展歷史11.2國外外研社究狀況11.3本文研究的主要內(nèi)容、方法和目標22聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計及驗算32.1閥門的構(gòu)成、作用原理、特點和結(jié)構(gòu)分類32.1.1閥門的構(gòu)成32.1.2閥門的作用原理32.1.3閥門的特征32.1.4聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)類別32.2圓球的半徑確定42.3圓球與汽缸之間密封比壓的確定42.3.1必需比壓的估算42.3.2需用比壓選擇52.3.3設(shè)計比壓的估算52.4閥門密封力的估算72.5閥門的扭矩估算82.6閥門設(shè)計92.6.1閥門結(jié)構(gòu)方式、連接方式、結(jié)構(gòu)厚度和材料的確定92.6.2閥門壁厚的確定102.6.3閥門法蘭設(shè)計102.6.4閥門法蘭驗算112.7襯套的設(shè)計和驗算142.7.1襯套材料選擇142.7.2襯套濾料的選擇、填料磨擦力及磨擦力矩的估算152.7.3襯套硬度的估算162.8襯套連結(jié)件的硬度估算182.9立方體的設(shè)計和驗算202.10閥門的噴嘴設(shè)計212.11省力機構(gòu)的設(shè)計和驗算222.11.1齒輪齒條的設(shè)計232.11.2齒輪齒條的硬度驗算233ANSYS硬件剖析243.硬件的應用和介紹243.2模型的導出和剖析263.2.1模型的簡化、導入和剖析打算263.2.2模型的材料定義273.2.3模型的讀取和邊界條件的確定283.2.4模型的讀取后剖析結(jié)果293.2.5ANSYS結(jié)果剖析33結(jié)論34參考文獻35致謝36摘要本文依據(jù)已知的閥門設(shè)計經(jīng)驗對DN為250mm，設(shè)計壓力為2Mpa的閥門進行設(shè)計，主要包括了材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計和硬度驗算等，在結(jié)構(gòu)和材料方面在滿足硬度的前提下，盡量減少結(jié)構(gòu)的復雜性，以更小的消耗、更簡略的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)成品的設(shè)計優(yōu)化，同時對閥門的主要部件進行蠕變的硬件剖析。

省力機構(gòu)作為設(shè)計任務的一部份，我們還要按照閥門的特性來選擇合適的機構(gòu)。本設(shè)計以已給的設(shè)計條件為著眼點，同時按照國家管件標準為中心，依托三維硬件、二維繪圖硬件和ANSYS剖析硬件按照閥門設(shè)計指南的標準框架的結(jié)構(gòu)方式對產(chǎn)品進行了三維建模、二維繪圖和蠕變剖析，最終確定閥門的結(jié)構(gòu)方式和省力開啟模式，這對之后設(shè)計與研究同類閥門具備一定的參考價值。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度驗算、應力剖析、省力機構(gòu)totheknownballvalvetoDNis250mm,theisthe2Mpaballvalveonthe,hastheof,theandtheandsoon。Intheandinunderthe,theasfarasthe,bya,atheend,onthetoballvalve'smajorthe.Thedoesforataskofpart,weneedtothetoballvalve's.Thistakesthegivenasthepoint,tothevalveisthe,withtheaidofthethreeandtwo-andANSYShasonthethree,thetwo-andtotheballvalve'sframe'sstyletothe,thatballvalve'sstyleandway,thiswillhavevaluetothelaterandballvalve.Keywords：,,and總論1.1閥門發(fā)展歷史閥門是上世紀50年代問世的一種新型球閥。

在短短的30多年里，閥門已發(fā)展成為一種主要的閥類，它在民航航天、石油焦化、長輸管道、輕工乳品、建筑等許多方面都得到了廣泛的應用。早在19世紀80年代臺灣就開始設(shè)計閥門，而且那時欠缺適當?shù)拿芊獠牧?，限制了求法的發(fā)展，使它無法成為一種即將工業(yè)產(chǎn)品。直至上世紀50年代，聚四氟烯烴等彈性密封材料的出現(xiàn)才使閥門的形成和發(fā)展出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機；同時因為車床工業(yè)的發(fā)展，使立方體加工技術(shù)提升，就能實現(xiàn)圓球所要求的規(guī)格精度與表面粗糙度。1.2國外外研社究狀況閥門是上世紀50年代問世的一種新型球閥。在短短的30多年里，閥門已發(fā)展成為一種主要的閥類，它在民航航天、石油焦化、長輸管道、輕工乳品、建筑等許多方面都得到了廣泛的應用?，F(xiàn)在閥門最大公稱管徑已達，這是中國公司為德克薩斯州的一個水廠所提供的四臺閥門，用作透平機出口的截斷閥，設(shè)計壓力為4.8Mpa。閥門的最高工作壓力已達72Mpa，其相應氣溫高達1000℃。閥門除了在通常工業(yè)管線上得到了廣泛應用，但是在核工業(yè)、宇航工業(yè)的氬氣與液輕輸送管道上普遍選用。全塑膠閥門近些年來發(fā)展較快。其特征是：耐磨蝕、重量輕、成本低。德國一家球閥公司已制造管徑為6“的塑膠閥門；中國Hill公司制成一種含氟材料閥門，商業(yè)名稱為Kynar，據(jù)稱有高硬度、優(yōu)良的耐溫與耐磨蝕功耗，使用室溫為《250℃。

同時隨著時代的發(fā)展，踏入21世紀之后，生產(chǎn)和制造技術(shù)有了明顯優(yōu)化提升，同時，技術(shù)人員大都通過計算機技術(shù)對產(chǎn)品進行研制設(shè)計和控制優(yōu)化，在巨大程度上增加了設(shè)計速率和更新周期?，F(xiàn)在，全球的控制閻市場就像大部分工業(yè)品一樣被三個經(jīng)濟體瓜分，分別是俄羅斯為代表的北美經(jīng)濟體，以美國、英國、法國為代表的歐共體地區(qū)，和以美國為代表的亞太地區(qū)。印度是全球最大的閥體供應商，其管件商會有少于110家企業(yè)，年產(chǎn)量少于40億澳元。1984年就在美國召開業(yè)務的FIS}玎訊控制閥因為踏入美國較早，其產(chǎn)品早已成為美國教科書的樣板。英國在抗戰(zhàn)以后快速恢復經(jīng)濟，其產(chǎn)品通過優(yōu)良的品質(zhì)快速攻占市場。日本球閥企業(yè)通常都屬于專業(yè)性很強的公司，在某一類產(chǎn)品的研究、設(shè)計和制造方面都有自己的特色。臺灣作為世界第二經(jīng)濟體，其閥類產(chǎn)品因為售價適中，品質(zhì)較差，快速攻占了美國中高端市場?，F(xiàn)在我國關(guān)于閥門的生產(chǎn)企業(yè)大多規(guī)模小、科研能力弱，大多通過參考外國產(chǎn)品進行設(shè)計生產(chǎn)，其主要成因是技術(shù)投入資金不足，科研人員數(shù)目不足，因此在國外這些的小型安裝工程投標中大多被外國球閥企業(yè)所壟斷。1.3本文研究的主要內(nèi)容、方法和目標閥門作為新型的球閥品種之一，關(guān)于閥門的設(shè)計方案非常稀有，本文的主要研究內(nèi)容包括對閥門結(jié)構(gòu)設(shè)計。

閥門的設(shè)計要求保證合適的硬度與撓度，因而保證閥門的壽命和穩(wěn)定性。本課題主要以DN為250mm，P為2Mpa的閥門，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，硬度驗算，以及關(guān)鍵零部件的剖析，同時進行三維建模。課題的研究內(nèi)容和方式主要包括：（1）設(shè)計閥門結(jié)構(gòu)并進行硬度驗算通過設(shè)計指南對聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，主要包括閥門、閥桿、閥芯以及省力機構(gòu)的采用與設(shè)計，并對其受力剖析，之后再確定材料后進行硬度驗算。（2）確立閥門的三維模型通過三維硬件對閥門零件進行實體建模，并進行組裝。（3）ANSYS硬件剖析對閥門的三維模型進行適當簡化，忽視不受力的小零件，通過和ANSYS的插口程序?qū)嶓w模型導出ANSYS中，生成實體模型，之后選擇單元界定網(wǎng)格，并按照工作條件對閥門施加約束，以便推行閥門的有限元模型。2閥門的結(jié)構(gòu)設(shè)計及驗算2.1閥門的構(gòu)成、作用原理、特點和結(jié)構(gòu)分類2.1.1閥門的構(gòu)成圖2-1自動浮動球止回閥結(jié)構(gòu)1—閥體2—閥座3—球體4—閥桿5—手柄閥門主要由閥門、球體、閥桿、閥芯、閥座和省力機構(gòu)等幾部份主要零件構(gòu)成。下邊對上述幾個重要零件的設(shè)計進行設(shè)計估算。

圖2-1為閥門結(jié)布光。2.1.2閥門的作用原理閥門的主要功能是截斷或撥通管線中的流體管路，即閥門一般為閉路閥。因而，閥門的作用原理很簡略：利用驅(qū)動裝置的在軸套端施加一定的力矩并傳遞給立方體，使它旋轉(zhuǎn)90°，立方體的通孔則與閥門通道中心線重合或則平行，閥門便完成了全開或全關(guān)的動作。2.1.3閥門的特征閥門的主要特征如下：流體阻力小、開關(guān)快速、方便、密封性好、壽命長、可靠性高，但是閥門內(nèi)通道平整光滑用于輸送黏度流體球閥，漿液，以及固體顆粒。2.1.4閥門的結(jié)構(gòu)類別按立方體和閥門的不同結(jié)構(gòu)方式，閥門可以分幾大類。按立方體的支撐形式分類按立方體的支撐方法，閥門可分為浮動球止回閥和固定球止回閥兩大類。其中浮動閥門的特征非常突出，主要有結(jié)構(gòu)簡略、制造便于、工作靠譜。而固定閥門的力矩小，噴嘴形變小，密封功耗穩(wěn)定，使用壽命長，適用于高壓、大通徑場合。按立方體的安裝方法分類按立方體的安裝方法可分為頂裝式、底裝式、側(cè)裝式和斜裝式。本次閥門設(shè)計采用了側(cè)裝法蘭連結(jié)二分體式聯(lián)軸器，其特征是將閥門沿與管件通道軸線相平行的截面分為不對稱的左右兩半，立方體從截分臉孔道放入，左、右兩半閥門用法蘭連結(jié)的閥門。按閥門與管線的連結(jié)方式分類按閥門與管線的連結(jié)方式可分為法蘭連運球閥、內(nèi)螺紋和外螺紋連運球閥以及沖壓連運球閥。

其采用在殼體設(shè)計中有詳盡說明。2.2圓球的半徑確定圓球的半徑大小影響閥門結(jié)構(gòu)的緊湊性，應此應盡量縮小圓球半徑。立方體邊長通常按R=d估算。同時為保證圓球表面能完全覆蓋墊圈密封面，選取球徑后須按下式進行驗算：（2-1）應當滿足D＞，式中為最小圓球半徑（mm）；—閥座直徑（mm）；d—球體通道孔半徑（mm）；D—球體實際半徑（mm）。由前面可知可取立方體半徑D=380mm，mm。2.3立方體與噴嘴之間密封比壓的確定2.3.1必需比壓的估算必需比壓是為保證密封，密封面單位面積上所必需的最小壓力，以表示。因為流體壓力或附加外力的作用，在圓球與噴嘴之間形成壓緊力，然后必需比壓式閥門設(shè)計中最基本的參數(shù)之一，它直接影響聯(lián)軸器的功耗及結(jié)構(gòu)規(guī)格。下邊是由試驗結(jié)果得出的估算公式：（2-2）式中m—與流體性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)；a，c—與密封面材料有關(guān)的系數(shù)；P—流體工作壓力；b—密封面在平行于流體流動方向上的投影長度；t—密封面間距；其中查表2-1可得m=1，a=1.8，b=0.9，P=2Mpa。b將在下邊中估算得出。表2-1密封材料ac鋼硬質(zhì)合金3.51鋁、鋁合金、聚四氟烯烴、尼龍、硬聚氟烯烴1.80.9青銅、黃銅、鑄鐵3.01中硬橡膠0.40.6軟橡膠0.30.42.3.2需用比壓選擇密封面單位面積上容許的最大壓力稱為需用比壓，以表示。

本此設(shè)計閥門通過查詢《球閥設(shè)計與采用》密封面材料許用比壓表可知，選用錦綸=30Mpa。2.3.3設(shè)計比壓的估算設(shè)計時確定的在密封面單位面積上的壓力，稱為設(shè)計比壓，以q表示。選擇比壓比應是密封靠譜、壽命長和結(jié)構(gòu)緊湊。應當保證：＜q＜（2-3）設(shè)計比壓按圖2-2中的力的平衡關(guān)系進行估算：（2-4）式中N——球體對墊圈密封面的法向力(N)；（2-5）S—閥座與立方體杰出的球員環(huán)帶面積，S=2Πr（）Q—作用于汽缸密封面上的沿流體方向的合力；—密封面法向與流道中心線的傾角。；圖2-2比壓估算圖—球體中心線執(zhí)法作兩段面的距離（mm），;；—閥座直徑；—發(fā)作直徑；—閥座平均半徑（mm），；R—球體直徑（mm）。整理可得:（2-6）因為閥門的密封力還未估算故需估算完，故在下節(jié)給出設(shè)計比壓的估算結(jié)果。2.4閥門密封力的估算為簡化估算，常常忽視預緊力,噴嘴滑動磨擦力及流體靜壓力在密封面余隙中的斥力,那樣密封力僅等于流體靜壓力在噴嘴密封面上的斥力(N)，即=110.25KN（2-7）將上式代入式2-5可得＜（2-8）可得q=8.8在閥門初步設(shè)計時，為了方便確定b，DN及P的關(guān)系，設(shè)球閥，q=代入上式可得（mm）（2-9）由需用比壓=30Mpa，DN=250mm，P=2Mpa代入得：b=2.54mm，代入式2-2可得雖然滿足＜q＜閥門密封力的準確估算需要估算預緊力,故可知；Q=+（2-10）預緊力估算公式如下：（N）（2-11）式中—預緊所需的最小比壓，(Mpa)；、—閥座直徑和直徑（mm）。

可得=2.5KN，故Q=112.75KN。2.5閥門的力矩估算因為本閥門為浮動閥門故其慣量估算公式如下：(2-12)式中—球體與墊圈密封面間的磨擦力矩；—閥桿與濾料之間磨擦力矩；—閥桿臺肩與止推墊間的磨擦力矩。M和的估算見2.7.2。(2-13)式中F—球體與噴嘴之間的密封力，,（N）；r—摩擦直徑，，立方體磨擦直徑估算圖如圖2-3所示；R—球體直徑（mm）；—密封面對中心的弧形；—球體與密封圈之間的磨擦系數(shù)，查表得。圖2-3立方體磨擦直徑估算則=（N*mm）2.6閥門設(shè)計2.6.1閥門結(jié)構(gòu)方式、連接方式、結(jié)構(gòu)厚度和材料的確定1.首先確定閥門的結(jié)構(gòu)方式、連接方式和結(jié)構(gòu)厚度，按照適用場合不同和管徑大小，常見鑄件結(jié)構(gòu)有以下幾種：（1）整體式殼體：DN

閥門廠家專業(yè)針對各類減壓閥、球閥、防腐閥門

當前文章標簽：手動球閥,閥門球體