球阀 绪论球阀发展历史11.2-国内外研究现状11.3

摘要概述11.1阀门发展历史11.2国外外研社究状况11.3本文研究的主要内容、方法和目标22联轴器的结构设计及验算32.1阀门的构成、作用原理、特点和结构分类32.1.1阀门的构成32.1.2阀门的作用原理32.1.3阀门的特征32.1.4联轴器的结构类别32.2圆球的半径确定42.3圆球与汽缸之间密封比压的确定42.3.1必需比压的估算42.3.2需用比压选择52.3.3设计比压的估算52.4阀门密封力的估算72.5阀门的扭矩估算82.6阀门设计92.6.1阀门结构方式、连接方式、结构厚度和材料的确定92.6.2阀门壁厚的确定102.6.3阀门法兰设计102.6.4阀门法兰验算112.7衬套的设计和验算142.7.1衬套材料选择142.7.2衬套滤料的选择、填料磨擦力及磨擦力矩的估算152.7.3衬套硬度的估算162.8衬套连结件的硬度估算182.9立方体的设计和验算202.10阀门的喷嘴设计212.11省力机构的设计和验算222.11.1齿轮齿条的设计232.11.2齿轮齿条的硬度验算233ANSYS硬件剖析243.硬件的应用和介绍243.2模型的导出和剖析263.2.1模型的简化、导入和剖析打算263.2.2模型的材料定义273.2.3模型的读取和边界条件的确定283.2.4模型的读取后剖析结果293.2.5ANSYS结果剖析33结论34参考文献35致谢36摘要本文依据已知的阀门设计经验对DN为250mm，设计压力为2Mpa的阀门进行设计，主要包括了材料选择、结构设计和硬度验算等，在结构和材料方面在满足硬度的前提下，尽量减少结构的复杂性，以更小的消耗、更简略的结构来实现成品的设计优化，同时对阀门的主要部件进行蠕变的硬件剖析。

省力机构作为设计任务的一部份，我们还要按照阀门的特性来选择合适的机构。本设计以已给的设计条件为着眼点，同时按照国家管件标准为中心，依托三维硬件、二维绘图硬件和ANSYS剖析硬件按照阀门设计指南的标准框架的结构方式对产品进行了三维建模、二维绘图和蠕变剖析，最终确定阀门的结构方式和省力开启模式，这对之后设计与研究同类阀门具备一定的参考价值。关键词：结构设计、强度验算、应力剖析、省力机构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总论1.1阀门发展历史阀门是上世纪50年代问世的一种新型球阀。

在短短的30多年里，阀门已发展成为一种主要的阀类，它在民航航天、石油焦化、长输管道、轻工乳品、建筑等许多方面都得到了广泛的应用。早在19世纪80年代台湾就开始设计阀门，而且那时欠缺适当的密封材料，限制了求法的发展，使它无法成为一种即将工业产品。直至上世纪50年代，聚四氟烯烃等弹性密封材料的出现才使阀门的形成和发展出现了转机；同时因为车床工业的发展，使立方体加工技术提升，就能实现圆球所要求的规格精度与表面粗糙度。1.2国外外研社究状况阀门是上世纪50年代问世的一种新型球阀。在短短的30多年里，阀门已发展成为一种主要的阀类，它在民航航天、石油焦化、长输管道、轻工乳品、建筑等许多方面都得到了广泛的应用。现在阀门最大公称管径已达，这是中国公司为德克萨斯州的一个水厂所提供的四台阀门，用作透平机出口的截断阀，设计压力为4.8Mpa。阀门的最高工作压力已达72Mpa，其相应气温高达1000℃。阀门除了在通常工业管线上得到了广泛应用，但是在核工业、宇航工业的氩气与液轻输送管道上普遍选用。全塑胶阀门近些年来发展较快。其特征是：耐磨蚀、重量轻、成本低。德国一家球阀公司已制造管径为6“的塑胶阀门；中国Hill公司制成一种含氟材料阀门，商业名称为Kynar，据称有高硬度、优良的耐温与耐磨蚀功耗，使用室温为《250℃。

同时随着时代的发展，踏入21世纪之后，生产和制造技术有了明显优化提升，同时，技术人员大都通过计算机技术对产品进行研制设计和控制优化，在巨大程度上增加了设计速率和更新周期。现在，全球的控制阎市场就像大部分工业品一样被三个经济体瓜分，分别是俄罗斯为代表的北美经济体，以美国、英国、法国为代表的欧共体地区，和以美国为代表的亚太地区。印度是全球最大的阀体供应商，其管件商会有少于110家企业，年产量少于40亿澳元。1984年就在美国召开业务的FIS}玎讯控制阀因为踏入美国较早，其产品早已成为美国教科书的样板。英国在抗战以后快速恢复经济，其产品通过优良的品质快速攻占市场。日本球阀企业通常都属于专业性很强的公司，在某一类产品的研究、设计和制造方面都有自己的特色。台湾作为世界第二经济体，其阀类产品因为售价适中，品质较差，快速攻占了美国中高端市场。现在我国关于阀门的生产企业大多规模小、科研能力弱，大多通过参考外国产品进行设计生产，其主要成因是技术投入资金不足，科研人员数目不足，因此在国外这些的小型安装工程投标中大多被外国球阀企业所垄断。1.3本文研究的主要内容、方法和目标阀门作为新型的球阀品种之一，关于阀门的设计方案非常稀有，本文的主要研究内容包括对阀门结构设计。

阀门的设计要求保证合适的硬度与挠度，因而保证阀门的寿命和稳定性。本课题主要以DN为250mm，P为2Mpa的阀门，进行结构设计，硬度验算，以及关键零部件的剖析，同时进行三维建模。课题的研究内容和方式主要包括：（1）设计阀门结构并进行硬度验算通过设计指南对联轴器的结构进行设计，主要包括阀门、阀杆、阀芯以及省力机构的采用与设计，并对其受力剖析，之后再确定材料后进行硬度验算。（2）确立阀门的三维模型通过三维硬件对阀门零件进行实体建模，并进行组装。（3）ANSYS硬件剖析对阀门的三维模型进行适当简化，忽视不受力的小零件，通过和ANSYS的插口程序将实体模型导出ANSYS中，生成实体模型，之后选择单元界定网格，并按照工作条件对阀门施加约束，以便推行阀门的有限元模型。2阀门的结构设计及验算2.1阀门的构成、作用原理、特点和结构分类2.1.1阀门的构成图2-1自动浮动球止回阀结构1—阀体2—阀座3—球体4—阀杆5—手柄阀门主要由阀门、球体、阀杆、阀芯、阀座和省力机构等几部份主要零件构成。下边对上述几个重要零件的设计进行设计估算。

图2-1为阀门结布光。2.1.2阀门的作用原理阀门的主要功能是截断或拨通管线中的流体管路，即阀门一般为闭路阀。因而，阀门的作用原理很简略：利用驱动装置的在轴套端施加一定的力矩并传递给立方体，使它旋转90°，立方体的通孔则与阀门通道中心线重合或则平行，阀门便完成了全开或全关的动作。2.1.3阀门的特征阀门的主要特征如下：流体阻力小、开关快速、方便、密封性好、寿命长、可靠性高，但是阀门内通道平整光滑用于输送黏度流体球阀，浆液，以及固体颗粒。2.1.4阀门的结构类别按立方体和阀门的不同结构方式，阀门可以分几大类。按立方体的支撑形式分类按立方体的支撑方法，阀门可分为浮动球止回阀和固定球止回阀两大类。其中浮动阀门的特征非常突出，主要有结构简略、制造便于、工作靠谱。而固定阀门的力矩小，喷嘴形变小，密封功耗稳定，使用寿命长，适用于高压、大通径场合。按立方体的安装方法分类按立方体的安装方法可分为顶装式、底装式、侧装式和斜装式。本次阀门设计采用了侧装法兰连结二分体式联轴器，其特征是将阀门沿与管件通道轴线相平行的截面分为不对称的左右两半，立方体从截分脸孔道放入，左、右两半阀门用法兰连结的阀门。按阀门与管线的连结方式分类按阀门与管线的连结方式可分为法兰连运球阀、内螺纹和外螺纹连运球阀以及冲压连运球阀。

其采用在壳体设计中有详尽说明。2.2圆球的半径确定圆球的半径大小影响阀门结构的紧凑性，应此应尽量缩小圆球半径。立方体边长通常按R=d估算。同时为保证圆球表面能完全覆盖垫圈密封面，选取球径后须按下式进行验算：（2-1）应当满足D＞，式中为最小圆球半径（mm）；—阀座直径（mm）；d—球体通道孔半径（mm）；D—球体实际半径（mm）。由前面可知可取立方体半径D=380mm，mm。2.3立方体与喷嘴之间密封比压的确定2.3.1必需比压的估算必需比压是为保证密封，密封面单位面积上所必需的最小压力，以表示。因为流体压力或附加外力的作用，在圆球与喷嘴之间形成压紧力，然后必需比压式阀门设计中最基本的参数之一，它直接影响联轴器的功耗及结构规格。下边是由试验结果得出的估算公式：（2-2）式中m—与流体性质有关的系数；a，c—与密封面材料有关的系数；P—流体工作压力；b—密封面在平行于流体流动方向上的投影长度；t—密封面间距；其中查表2-1可得m=1，a=1.8，b=0.9，P=2Mpa。b将在下边中估算得出。表2-1密封材料ac钢硬质合金3.51铝、铝合金、聚四氟烯烃、尼龙、硬聚氟烯烃1.80.9青铜、黄铜、铸铁3.01中硬橡胶0.40.6软橡胶0.30.42.3.2需用比压选择密封面单位面积上容许的最大压力称为需用比压，以表示。

本此设计阀门通过查询《球阀设计与采用》密封面材料许用比压表可知，选用锦纶=30Mpa。2.3.3设计比压的估算设计时确定的在密封面单位面积上的压力，称为设计比压，以q表示。选择比压比应是密封靠谱、寿命长和结构紧凑。应当保证：＜q＜（2-3）设计比压按图2-2中的力的平衡关系进行估算：（2-4）式中N——球体对垫圈密封面的法向力(N)；（2-5）S—阀座与立方体杰出的球员环带面积，S=2Πr（）Q—作用于汽缸密封面上的沿流体方向的合力；—密封面法向与流道中心线的倾角。；图2-2比压估算图—球体中心线执法作两段面的距离（mm），;；—阀座直径；—发作直径；—阀座平均半径（mm），；R—球体直径（mm）。整理可得:（2-6）因为阀门的密封力还未估算故需估算完，故在下节给出设计比压的估算结果。2.4阀门密封力的估算为简化估算，常常忽视预紧力,喷嘴滑动磨擦力及流体静压力在密封面余隙中的斥力,那样密封力仅等于流体静压力在喷嘴密封面上的斥力(N)，即=110.25KN（2-7）将上式代入式2-5可得＜（2-8）可得q=8.8在阀门初步设计时，为了方便确定b，DN及P的关系，设球阀，q=代入上式可得（mm）（2-9）由需用比压=30Mpa，DN=250mm，P=2Mpa代入得：b=2.54mm，代入式2-2可得虽然满足＜q＜阀门密封力的准确估算需要估算预紧力,故可知；Q=+（2-10）预紧力估算公式如下：（N）（2-11）式中—预紧所需的最小比压，(Mpa)；、—阀座直径和直径（mm）。

可得=2.5KN，故Q=112.75KN。2.5阀门的力矩估算因为本阀门为浮动阀门故其惯量估算公式如下：(2-12)式中—球体与垫圈密封面间的磨擦力矩；—阀杆与滤料之间磨擦力矩；—阀杆台肩与止推垫间的磨擦力矩。M和的估算见2.7.2。(2-13)式中F—球体与喷嘴之间的密封力，,（N）；r—摩擦直径，，立方体磨擦直径估算图如图2-3所示；R—球体直径（mm）；—密封面对中心的弧形；—球体与密封圈之间的磨擦系数，查表得。图2-3立方体磨擦直径估算则=（N*mm）2.6阀门设计2.6.1阀门结构方式、连接方式、结构厚度和材料的确定1.首先确定阀门的结构方式、连接方式和结构厚度，按照适用场合不同和管径大小，常见铸件结构有以下几种：（1）整体式壳体：DN

阀门厂家专业针对各类减压阀、球阀、防腐阀门

当前文章标签：手动球阀,阀门球体