買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 煉鋼轉(zhuǎn)爐專用氣動(dòng)蝶閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘要 :設(shè)計(jì)的氣動(dòng)蝶閥主要用于鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐及其他工業(yè)的除塵輸送系統(tǒng)中，是主要以空氣為傳動(dòng)介質(zhì)的控制調(diào)節(jié)裝置。因此，論文在碟閥的密封性及耐磨性等問題上進(jìn)行了深入的分析和設(shè)計(jì)上的考慮。此閥的工作原理是當(dāng)氣缸通過閥桿帶動(dòng)蝶板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，蝶板與閥體密封面吻合，將通道切斷，即為關(guān)閉；反之，則為開啟。 本次設(shè)計(jì)的蝶閥就是三偏心蝶閥，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用普通雙作用式氣缸，利用壓縮空氣使活塞向兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，活塞行程可根據(jù)實(shí)際需要選定。此設(shè)計(jì)的閥門主要用于鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐爐氣的回收。當(dāng)然，此閥也可以應(yīng)用于化工、 電站、石油等等。由于蝶閥應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐爐氣，故對(duì)其的密封性是首先要解決的問題，其次是蝶閥的結(jié)構(gòu)的分析和主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。 本文還對(duì)閥門的安裝、保養(yǎng)及使用進(jìn)行介紹 關(guān)鍵詞 ： 蝶閥；三偏心；氣壓系統(tǒng)、維護(hù) 1 前言 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 閥門是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中使用極廣泛的一種機(jī)械產(chǎn)品。隨著我國改革開放的進(jìn)一步加深以及建立社會(huì)主義市場和開展對(duì)外貿(mào)易的需要，在石油、天然氣、煤炭、冶金和礦石的開采、提煉加工和管道輸送系統(tǒng)中；在石油、化工產(chǎn)品，醫(yī)藥和食品生產(chǎn)系統(tǒng)中；在水電、火電和核電的電力生產(chǎn)系統(tǒng)中；在城建的給排水、供熱 和供氣系統(tǒng)中；在冶金生產(chǎn)系統(tǒng)中；在船舶、車輛、飛機(jī)、航天以及各種運(yùn)動(dòng)機(jī)械的使用流體系統(tǒng)中；在國防生產(chǎn)以及新技術(shù)領(lǐng)域里；在農(nóng)業(yè)排灌系統(tǒng)中都需要大量的閥門新品種。因此，閥門是我國實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化不可缺少的重要機(jī)械產(chǎn)品。它與生產(chǎn)建設(shè)，國民建設(shè)和人民生活都有著密切的關(guān)系。 用于流體控制的閥門，從最簡單的截?cái)嘌b置到極為復(fù)雜的自控系統(tǒng)，其品種和規(guī)格繁多。閥門的公稱通徑從十分微小的儀表閥，到公稱通徑達(dá) 10M、重幾十噸的工業(yè)管路用閥。閥門可用于控制空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性化學(xué)介質(zhì)、泥漿、油品、液體金屬和放射性流體等各種類型 流體的流動(dòng)。閥門的控制可采用多種傳動(dòng)方式，如手動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)、電 液聯(lián)動(dòng)及電磁驅(qū)動(dòng)等；也可在壓力、溫度或其他形式傳感信號(hào)的作用下，按預(yù)定的要求動(dòng)作，或者只進(jìn)行簡單的開啟或關(guān)閉。閥門就是依靠驅(qū)動(dòng)或自動(dòng)機(jī)構(gòu)使其啟閉件作升降，滑移，旋擺或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而改變流道面積的大小，實(shí)現(xiàn)控制功能的。 為了實(shí)現(xiàn)多流體的控制，閥門一般應(yīng)具備以下性能：即密封性能、強(qiáng)度性能、調(diào)節(jié)性能、動(dòng)作性能和流通性能。對(duì)大多數(shù)閥門來說，密封問題是首要問題。由于密封性能差或密封壽命短而產(chǎn)生流體的外漏或內(nèi)漏，會(huì)造成環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失；有 毒的流體、腐蝕性流體、放射性流體和易燃易爆流體的泄漏有可能產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至造成人身傷亡。對(duì)于高中壓氣體閥門和安全閥等，閥門的安全可靠性也是十分重要的。強(qiáng)度不夠或動(dòng)作不可靠（例如高壓閥的閥體或重要零件的斷裂，安全閥不能準(zhǔn)確起跳、止回閥不逆止作用等），將會(huì)造成本體或系統(tǒng)的破壞而導(dǎo)致人身傷亡。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，普通的軟密性蝶閥已滿足不了工業(yè)上的需求，金屬硬密性蝶閥很快被開發(fā)出來，并且三偏心結(jié)構(gòu)蝶閥是蝶閥發(fā)展，演化中最高級(jí)一種。三偏心蝶閥自問世以來，為滿足日益嚴(yán)酷的工況要求，其本身也經(jīng)歷著自我完善和不斷 發(fā)展的過程。即使最基本的零泄漏，理論上三偏心蝶閥都可以做的到，但實(shí)際還賴于周密的設(shè)計(jì)，精密的制造。 本次設(shè)計(jì)的蝶閥就是三偏心蝶閥，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用普通雙作用式氣缸，利用壓縮空氣使活塞向兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，活塞行程可根據(jù)實(shí)際需要選定。此設(shè)計(jì)的閥門主要用于鋼鐵廠買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 轉(zhuǎn)爐爐氣的回收。當(dāng)然，此閥也可以應(yīng)用于化工、電站、石油等等。由于蝶閥應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐爐氣，故對(duì)其的密封性是首先要解決的問題，其次是蝶閥的結(jié)構(gòu)的分析和主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。 2 三偏心蝶閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析 閥結(jié)構(gòu)分析 碟閥的卓越性能與自身的不斷地改進(jìn)、演變、發(fā)展密切 相關(guān)。為滿足各種工況的要求，蝶閥先后經(jīng)歷了從同心向單偏心蝶閥，雙偏心蝶閥和三偏心蝶閥的演變。 圖中字母： 閥體通道軸線； 旋轉(zhuǎn)軸心的直線； j密封面運(yùn)動(dòng)軌跡； e徑向偏心距； c軸向偏心距； E蝶板厚度 圖中字母： 1閥桿 2蝶板 3彈性閥座 4壓蓋 5閥體 三偏心蝶閥是本次要研究的對(duì)象，它的結(jié)構(gòu)如圖下所示 蝶閥的三偏心結(jié)構(gòu)見上圖，即在雙偏心蝶閥的基礎(chǔ)再增加一個(gè)傾角，經(jīng)過最優(yōu)化設(shè)計(jì)使密封副的摩擦力進(jìn)一步下降，由于采用面密封的結(jié)構(gòu)使接觸應(yīng)力分布均勻，密封更加可靠。 蝶閥的三偏心是指： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 第一個(gè)偏心是指蝶板的回轉(zhuǎn)中心 H 相對(duì)于蝶板中心在軸向存在偏心距 c; 第二個(gè)偏心是指蝶板的回轉(zhuǎn)中心 H 相對(duì)于蝶板中心在徑向存在偏心距 e; 第三個(gè)偏心是指蝶板錐面軸線與閥體通道軸線成一個(gè)角度 ，即角偏心 對(duì)于三偏心結(jié)構(gòu)的蝶閥，由于軸向偏心距 c 的存在，保證了蝶閥密封面是一個(gè)完整連續(xù)的錐面，且該密封面的幾何中心容易確定，降低了密封面加工制造的難度。若密封面為正圓錐面，則由于蝶板密封面的回轉(zhuǎn)半徑大于閥座密封面相應(yīng)部位的半徑，從而在關(guān)閉的蝶板密封表面不能進(jìn)入閥座，即產(chǎn)生“干涉”現(xiàn)象，而采用偏心角為 的錐面即所謂圓錐斜切可 以解決這個(gè)問題。 本設(shè)計(jì)采用三偏心蝶閥結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)尺寸見設(shè)計(jì)裝配圖。 門的分類及優(yōu)點(diǎn)分析 閥門 產(chǎn)品的種類繁多，按材質(zhì)分（如鑄鐵閥、鑄鋼閥、鍛鋼閥等）、按連接形式分（如內(nèi)螺紋、法蘭閥等）、按溫度分（如低溫閥、高溫閥、 保溫閥 等）。 我國目前大多數(shù)習(xí)慣是按壓力和結(jié)構(gòu)種類來區(qū)分。按結(jié)構(gòu)種類分主要有： 旋塞閥 、閘閥 、 截止閥 、 球閥 、蝶閥等。根據(jù)各類閥的優(yōu)缺點(diǎn)分析，蝶閥更適于轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)中使用。 蝶閥是指關(guān)閉件（閥瓣或蝶板）為圓盤，圍繞閥軸旋轉(zhuǎn)來達(dá)到開啟與關(guān)閉的一種閥，在管道上主要起切斷和節(jié)流用。 蝶閥具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 體積小，重量輕。與相同壓力級(jí)和同樣口徑的別的閥相比，它均可減輕約 3050% （ 2） 結(jié)構(gòu)簡單，開閉迅速，蝶閥的零件少，結(jié)構(gòu)緊湊，開閉只需將閥瓣旋轉(zhuǎn) 90即可。 （ 3） 調(diào)節(jié)和密封性能好。蝶閥可以實(shí)現(xiàn)分級(jí)控制流量，調(diào)節(jié)性能較好； （ 4） 流體和操作力矩小。根據(jù)對(duì)蝶閥所作的流組試驗(yàn)證明，蝶閥的流組小于截止等類型的閥門。操作力矩小是由于閥瓣處于近似平 衡狀態(tài)，這樣就可以用較小的力矩實(shí)現(xiàn)閥門的啟閉。 體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析 1. 閥體的功能： 閥體是閥門中重要的零件之一，閥體的重量通常占整個(gè)閥門的總重量的 70%左右。 閥體的主要功能有： A. 作為工作介質(zhì)的流動(dòng)通道。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 B. 承受工作介質(zhì)壓力、溫度、沖蝕和腐蝕。 C. 在閥體內(nèi)部構(gòu)成一個(gè)空間，設(shè)置閥座，以容納啟閉件，閥桿等零件。 D. 在閥體端部設(shè)置連接結(jié)構(gòu)，滿足閥門與管道系統(tǒng)的安裝使用要求。 E. 承受閥門啟閉載荷和在安裝使用過程中因溫度變化、振動(dòng)、水擊等影響所產(chǎn)生的附加載荷。 F. 作為閥門總裝配的基礎(chǔ)。 2. 閥體設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 閥體的設(shè)計(jì) 通常和閥門總體設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。 閥體設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容如下： A. 確定閥體材料 根據(jù)工作介質(zhì)的性質(zhì)確定合適材料，保證材料具有足夠的耐蝕性，并具有可靠的強(qiáng)度和剛度。 氣動(dòng)蝶閥主要用于鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐煉鋼中及其它工業(yè)輸送系統(tǒng)中 ，因此它的工作介質(zhì)主要是氣體。轉(zhuǎn)爐煉鋼中產(chǎn)生的廢氣有：一氧化碳，二氧化碳，氮?dú)?，氫氣，水蒸氣，少量的氧氣，氬氣及微量的甲烷：這些化學(xué)元素中其中有一些具有腐蝕性，因此設(shè)計(jì)閥體的材料應(yīng)耐腐蝕。在閥體方面我選用球墨鑄鐵 有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐腐蝕性，滿足設(shè)計(jì)材料的要求。 B公稱壓力的確定 根據(jù)參考資料，查得應(yīng)用場景的介質(zhì)溫度介于 0 120之間，由于給定的溫度不超過 120，所以應(yīng)該采用 t=120，相應(yīng)的工作壓力由表內(nèi)查得其位于 1.5 為第一個(gè)壓力 1 以不能滿足給定的條件。再查標(biāo)準(zhǔn)表 120下的工作壓力為 2.5 應(yīng)的公稱壓力是 2.5 個(gè)公稱壓力就做為設(shè)計(jì)的依據(jù)。 根據(jù)參考文獻(xiàn)，由公稱通徑 00稱壓力 以確定蝶 閥的法蘭尺寸及類型，該類型為：鑄鐵雙法蘭連接，結(jié)構(gòu)尺寸見零件圖。 板的啟閉過程工作原理 圖 1 為三偏心蝶板的設(shè)計(jì)原理簡圖，蝶板密封面為錐面，處于關(guān)閉的位置。對(duì)于錐體密封蝶板，若蝶板采用正圓錐體，則由于其大端直徑大于閥座密封圈內(nèi)徑，因而在開買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 啟或者關(guān)閉時(shí)蝶板不能通過閥座。采用偏心角為 的偏心錐面便解決了這個(gè)問題。由于的旋轉(zhuǎn)半徑比密封副接觸位置（ ）的旋轉(zhuǎn)半徑小，即點(diǎn) 于的旋轉(zhuǎn)軌跡以下，所以蝶板可旋入閥座，并實(shí)現(xiàn)接觸密封。同理， 的旋轉(zhuǎn)半徑大于密封副接觸位置的旋轉(zhuǎn)半徑 ，即 的旋轉(zhuǎn)軌跡位于先進(jìn)入閥座的接觸點(diǎn)的軌跡以下，故蝶板越關(guān)越緊。 圖 1 三偏心蝶閥設(shè)計(jì)原理圖 體的結(jié)構(gòu)長度 根據(jù)閥門公稱通徑和壓力等級(jí)，結(jié)構(gòu)長度，連接尺寸的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定，確定閥體的結(jié)構(gòu)長度 三偏心蝶閥的公稱通徑為 100稱壓力為 2.5 以確定碟閥的類型為：鑄鐵雙法蘭連接。有查文獻(xiàn)可得蝶閥的結(jié)構(gòu)總長為 L=150度為 K=160體尺寸看閥體零件圖紙。 確定閥體的流動(dòng)通道 根據(jù)閥門的流通能力和流體的阻力 系數(shù)要求，確定合適的工作介質(zhì)流動(dòng)通道。 閥體的流動(dòng)通道與閥門的口徑一樣為 100 體最小壁厚的設(shè)計(jì)計(jì)算 查資料閥體最小壁厚 （ 見表 如下： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 材料 公稱壓力（ 公稱通徑（ 公式 灰鑄鐵 1100 1200 T= /8 . 5 1 1 . 12 1 2 0 0 D D T= /1 . 12 D 球墨鑄鐵 001500 T= /8 . 5 1 1 1 5 0 0 D D 塑性材料 50 T= 2 .3 表中的字母： 于大口徑蝶閥需要作剛度校核，校驗(yàn)變形量 ，其經(jīng)驗(yàn)公式為： d =J 式中 于一般大口徑蝶閥， d 滿足要求。 根據(jù)上面的公式，由下列已知數(shù)據(jù)： 閥體材料 球磨鑄鐵 公稱壓力 稱通徑 200 1500據(jù)表可以選擇相應(yīng)的計(jì)算閥體壁厚的公式： T /8 . 5 1 1 1 5 0 0 D D (1式中： T= b=50N=100g=買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 P、 為關(guān)閉瞬間前后的壓力差， 由參考文獻(xiàn)得關(guān)于 P 的計(jì)算公式為： P = t （ 1 式中 m3/h, 為關(guān)閉時(shí)間， s, 給定流速為 v=1m/s,關(guān)閥時(shí)間為 t=2s，將數(shù)據(jù)代入公式（ 1： P =給定數(shù)據(jù)和計(jì)算的數(shù)據(jù)代入公式（ 1： T 整后取 T=15 閥的密封副結(jié)構(gòu) 閥門關(guān)閉時(shí)，蝶板密封面與彈性閥座相接觸，密封副在介質(zhì)壓力作用下產(chǎn)生微小的彈性變形，從而實(shí)現(xiàn)密封，要達(dá)到密封性能良好，操作靈活和扭矩小，金屬密封蝶閥的密封副結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。根據(jù)閥門的公稱通徑，選擇其結(jié)構(gòu)形式。當(dāng) 350般采用雙偏心結(jié)構(gòu)，當(dāng) 400般采用三偏心結(jié)構(gòu)。 封件的選擇 在日常生活及工程實(shí)際中，泄漏現(xiàn)象屢見不鮮。生產(chǎn)設(shè)備的泄漏會(huì)造成多方面的危害設(shè)備中工作介質(zhì)泄漏，會(huì)造成物料浪費(fèi)，有時(shí)間能污染環(huán)境。易燃、易爆、劇毒、腐蝕性、放射性物質(zhì)泄漏將危及人身安全，引起設(shè)備事故。環(huán)境中的氣、水和粉塵等侵入設(shè)備會(huì)污染工作介質(zhì)，影響產(chǎn)品質(zhì)量或加劇零件磨損，縮短機(jī)器壽命。流體機(jī)械的內(nèi)容泄漏影響容積效率，甚至工作失效。 有泄漏就有治漏，設(shè)備治漏的方法有：密封、堵塞、引流、焊接和修改。 在三偏心蝶閥中我選擇 的是密封。 對(duì)大多數(shù)閥門來說 (蝶閥也不例外 )，密封問題是首要問題。由于密封性能差或密封壽命短而產(chǎn)生流體的外漏或內(nèi)漏，會(huì)造成環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失；有毒的流體、腐蝕性流體、放射性流體和易燃易爆流體的泄漏有可能產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至造成人身傷亡。 密封的概念：防止工作介質(zhì)從機(jī)器和設(shè)備中泄漏或防止外界雜質(zhì)侵入機(jī)器和設(shè)備內(nèi)部的一種裝置或措施。被密封的工作介質(zhì)可以是氣體、液體或粉狀固體。密封性能是評(píng)價(jià)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。 密封的內(nèi)容：將結(jié)合面間間隙封住，隔離或切斷，增加泄漏通道中的阻力，在通道中的加設(shè)小型作功元 件，對(duì)泄漏介質(zhì)造成壓力，與引起泄漏的壓差部分抵消或完全平衡，以阻止介質(zhì)泄漏。舉例：如填料密封、機(jī)械密封和螺旋密封等。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 密封的功能：是阻止泄漏。造成泄漏的原因主要有兩個(gè)方面：一是密封面上有間隙；二是密封兩側(cè)有壓力差。消除或減小任一因素可以阻止或減小泄漏。但就一般設(shè)備而言，減小或消除間隙是阻止泄漏的主要途徑。 密封設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題 A. 密封用材料 密封材料應(yīng)滿足密封功能的要求。由于被密封的介質(zhì)不同，以及設(shè)備的工作條件不同，要求密封材料具有不同的適用性。對(duì)密封的材料的要求一般是： a. 材料致密性好，不易泄漏介質(zhì)。 b. 有適當(dāng) 的機(jī)械強(qiáng)度和硬度。 c. 壓縮性和回彈性好，永久變形小。 d. 高溫下不軟化、不分解，低溫下不硬化、不脆裂。 e. 抗腐蝕性能好，在酸、堿、油等介質(zhì)中能長期工作，其體積和硬度變化小，且不黏附在金屬表面上。 f. 摩擦系數(shù)小，耐磨性好。 g. 具有與密封面貼合的柔性性。 h. 耐老化性好，經(jīng)久耐用。 i. 加工制造方便，價(jià)格便宜，取材容易。 顯然，任何一種材料要完全滿足上述要求是不可能的，但具有優(yōu)異密封性能的材料能夠滿足上述大部分要求。 B. 加工工藝 良好的加工工藝和成型工藝是保證密封件尺寸精度、表面特性以及提高抗腐蝕和耐磨能力的有效手段。以橡膠 O 形圈為 例，它是靠給定的壓縮變形量來保證密封的，如果由于尺寸精度差而保證不了必要的壓縮變形量，就會(huì)出現(xiàn)泄漏。此外，由于 O 形圈是以預(yù)拉伸狀態(tài)安裝于密封部位，當(dāng)運(yùn)動(dòng)摩擦發(fā)熱時(shí)， O 形圈不是膨脹，而是收縮（拉伸狀態(tài)下的橡膠受熱收縮稱為焦?fàn)栃?yīng)），這也可能使工作時(shí)的壓縮變形量減小而發(fā)生泄漏。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格給定尺寸精度，并考慮到各種影響因素，例如與密封件的相接觸的零件的尺寸精度，表面粗糙度及紋理方向等。 C摩擦、磨損與潤滑 摩擦和磨損是接觸型動(dòng)密封的中必然存在的問題。接觸型動(dòng)密封的密封件與被密封件相接觸，由于有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 而產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致發(fā)熱和零件表面的磨損，這是引起泄漏及買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 密封件損壞的主要原因。因此，潤滑方式與潤滑的選擇就成了密封設(shè)計(jì)中必須慎重考慮的問題。 三偏心金屬密封蝶閥是一種金屬對(duì)金屬密封的閥門，在密封面處無四氟乙烯，橡膠或其它非金屬材料，因此可保證閥門耐磨，長時(shí)間工作不變形，也不會(huì)由于閥座變形而導(dǎo)致閥門泄漏。三偏心金屬密封蝶閥在閥門啟閉過程中閥板和閥座即脫開，它們之間無摩擦。故三偏心金屬密封蝶閥有極長的使用壽命，不易泄漏，備品備件的消耗少，檢修費(fèi)用低。 冶金工業(yè)中軋鋼工序如熱爐的高溫?zé)煔猓搹S轉(zhuǎn)爐吹氧吹氮，高爐鼓風(fēng)機(jī) 緊急放空等管道的控制都有一定的難度。如用三偏心蝶閥，以上問題有望解決。 由于三偏心蝶閥在密封時(shí)，密封面間有相對(duì)的滑動(dòng)，故密封面材料選為奧式體不銹鋼，其材料的特點(diǎn)是：耐蝕性，耐化學(xué)性和耐熱性能高，低溫韌性高，強(qiáng)度中等至高，剛性良好，成形加工性極好，無磁性，可焊性良好；缺點(diǎn)是：價(jià)格比較貴。 在設(shè)計(jì)過程中，綜合考慮實(shí)際因素，因?yàn)?O 型密封圈工作可靠，靜摩擦因數(shù)大，故閥體與左右閥體間的密封采用 偏心蝶閥密封比壓的確定 由參考文獻(xiàn)可得密封比壓的公式： q h=m ja c 式中 q h 為蝶閥的必需比壓， 1 為計(jì)算壓力， g+P 為比例系數(shù)，取 m=1 a,于密封副材料為鋼和硬質(zhì)合金來說。 a=35,c=1 b=計(jì)給定） 將以上數(shù)據(jù)代入上面公式，得： 于剛性密封面， 5%，即 據(jù)文獻(xiàn)，可以查得密封材料比壓 q=150此設(shè)計(jì)比壓 q q 即 q 150 頭選擇與強(qiáng)度校核 接頭是閥桿與閘板的連接零件。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 接頭的結(jié)構(gòu)形狀為 T 形，接頭與閥桿采用螺紋連接，接頭螺紋為： 6H，孔深為 30頭與雙閘板之間采用浮動(dòng)連接，這樣在介質(zhì)在介質(zhì)壓力作用下形成可靠的單向密封同時(shí)由于采用浮動(dòng)連接，雙閘板啟閉時(shí)會(huì)因軸線不同心而造成無規(guī)則旋轉(zhuǎn)，閘板與左右閥體密封面間的摩擦是紊亂而不是直線的，因此，大大提高使用壽命。 接頭采用的材料是鑄鋼（ 經(jīng)退火處理。 強(qiáng)度校 核 拉壓應(yīng)力強(qiáng)度校核公式為： =s 式中 閥桿所受的拉壓應(yīng)力（ 閥桿拉壓的總軸向力（ N） s 閥桿的最小截面積，一般為螺紋根部或退刀槽的面積（ 許用應(yīng)力。因接頭的材料是 35 鋼，經(jīng)查閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)表 3 140得：材料的許用應(yīng)力為 98 活塞桿上的推力和拉力 2分別為： 閥桿壓的總軸向力為 s=（ ， 8 所以， s= 252，應(yīng)力強(qiáng)度為： =s= 98 頭在受壓時(shí)，應(yīng)力強(qiáng)度為： =s= 98 所以該接頭滿足強(qiáng)度要求。 以上公式參照楊源泉主編的閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)第 453頁。 板的設(shè)計(jì)計(jì)算 的確定 根據(jù)參考文獻(xiàn)，由公 稱通徑可以得出蝶板大端的直徑 2 蝶閥閥座的最小通徑 D（ 12238 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 公稱通徑 80 74 400 375 100 94 450 425 125 119 500 475 150 144 600 575 200 190 700 670 250 230 800 770 300 280 900 870 350 325 1000 970 由表可知，公稱通徑為 100， D=94根據(jù)參考文獻(xiàn)可得公式： A=A0 心角取目前閥門制造商廣為采用的，選擇 a=15 根據(jù) 4，得 7度 E=10據(jù)公式可得 A=中 A 蝶板中性面的長半軸 B 蝶板中性面的短半軸 偏心角取目前閥門制造商廣為采用 a=且這種情況易于蝶板的加工和定位 由參考文獻(xiàn)將已知數(shù)據(jù)代入可得： 徑向偏心距： 0 e A/2 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 軸向偏心距： 5 c 及 5 c 1 5 3 3 e +5 （ 2 5 c 4 2 4 6 8 e +5 因蝶閥的密封力矩與徑向偏心距近似成正比關(guān)系，因此應(yīng)盡量降低 徑向偏心距 向偏心距 e 存在如下的關(guān)系： e+2a+y) 2200（ 2 式中 蝶板大端橢圓的長半軸， 70 為蝶板大端橢圓的短半軸 又因 a+y)= 222ta n s e c1 ta tg b=0=1 a ,代入數(shù)據(jù)得 計(jì)算所得的數(shù)據(jù)代入式（ 2，得： e （ 2 綜上，徑向偏心距和軸向偏心距的適宜范圍由式（ 2式（ 2確定。若取e=8式（ 2為： 5 c 閥桿直徑為 d,為了保證三偏心蝶閥具有完整、連續(xù)的密封表面，則軸向偏心 d 2(E ) （ 2 為了增加閥桿的剛度，閥桿的直徑應(yīng)該取大一些，而對(duì)于式（ 2有 c 增大，才能使 d 的取值范圍增大，故取 c=20入式（ 2： d 24步取 d=24此，三偏心蝶閥的軸向偏心距和徑向偏心距以及閥桿直徑取值分別為： C=20 e=8d=24由參考文獻(xiàn)可知三偏心力矩的計(jì)算公式如下： 軸承摩擦力矩： 2P d 式中 00為閥體壓力升值， P =軸承摩擦系數(shù)，取值為 1 d=24文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 將數(shù)據(jù)代入公式中，可得： m 架的選擇 根據(jù)閥桿螺母與支架的不同安裝方式，支架可分為： 主要用于手輪操作的閥門 主要用于小口徑閥門或低壓閥門 主要用于安裝各種操縱機(jī)構(gòu)的大口徑閥門 我選用第三種支架 法蘭連接式支架，因?yàn)橹Ъ懿粌H起著支撐作用還起著連接作用。它是連接氣缸和閥體的過渡零件。 支架與閥體的連接是采用 雙頭螺栓，支架與氣缸的連接是采用 普通螺栓。 支架的計(jì)算主要是計(jì)算支架 的強(qiáng)度和剛度。 料壓套 填料壓套在蝶閥中主要起壓緊填料作用，采用材料 2稱壓力 體結(jié)構(gòu)型式及尺寸見填料壓套零件圖。 承的選擇 按照軸承所能承受的外載荷不同，滾動(dòng)軸承可以概括的分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承三大類。主要承受徑向載荷的軸承叫做向心軸承，其中有幾種類型還可以承受不大的軸向載荷；只能承受軸向載荷的軸承叫推力軸承，軸承中與軸頸緊套在一起的叫軸圈，與機(jī)座 相聯(lián)的叫座圈；能同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷的軸承叫做向心推力軸承。 根據(jù)閥軸的受力情況，選向 心軸承 （ 1）閥軸所受的徑向載荷 根據(jù)參考文獻(xiàn)對(duì)蝶板的受力情況分析，則閥軸的徑向載荷 R為： R = A B 中 =(A,B 由上面計(jì)算得到 ) 由于支撐軸承的軸承在結(jié)構(gòu)上需要兩個(gè)，因此每一端軸承所受的徑向載荷 R 為總載荷的一半。將以上數(shù)據(jù)代入公式得： R= /2R = 2）滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì) 計(jì)算 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 已知軸承的徑向載荷 R=承載荷很小可忽略不計(jì)，軸承的頻率n=轉(zhuǎn)時(shí)有輕微沖擊，預(yù)期計(jì)算壽命 000h。 求比值 根據(jù)參考文獻(xiàn)，查表知深溝球軸承的最大比率 ，此時(shí) A/R e 初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 P 由公式 P= R+Y A) 按照參考文獻(xiàn)，查表可知， 按照參考文獻(xiàn)，查表可知， X=1， Y=0，則 P= R+Y A)=求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值 C=P 11660103 6 0 7 0 0 010 =按照軸承樣本或設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇 C=4320N 的軸承，經(jīng)驗(yàn)算得到軸承的壽命為： 361060= 361 0 4 3 2 06 0 7 . 5 9 2 3 . 5 8 =227412 5000 滿足要求。 即選定軸承為型號(hào) 61804 外型尺寸 20 32 7，基本額定動(dòng)載荷 本額定靜載荷 動(dòng)裝置優(yōu)缺點(diǎn)分析 傳 動(dòng)控制系統(tǒng)中主要包括：氣動(dòng)、液動(dòng)，電動(dòng)三種。其中液壓傳動(dòng)需要液壓系統(tǒng)和執(zhí)行原件。液壓傳動(dòng)及液壓系統(tǒng)的動(dòng)力，任何液壓系統(tǒng)都是由一些基本的回路組成的，基本的回路是由各類原件組成的，參照典型的基本回路設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，可以收到事半功倍的效果。通過泵抽取液壓油，在液壓回路中傳遞到執(zhí)行原件液壓缸或者液壓馬達(dá)等，最后作用在機(jī)構(gòu)中。液壓傳動(dòng)功率大，傳動(dòng)平穩(wěn)，機(jī)構(gòu)工作穩(wěn)定，噪音小，而且控制系統(tǒng)中能和好的做到過載的保護(hù)，但是工作中液壓系統(tǒng)和各種控制閥體、測(cè)量原件，加工制造成本高，而且液壓油的粘稠度、工作溫度、和油的純度都直接影響 著傳動(dòng)的精度：液壓密封中漏油是很難克服的問題。 氣動(dòng)傳動(dòng)是在氣泵的作用下，通過氣動(dòng)回路作用到執(zhí)行原件汽缸，然后作用到執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，從而完成既定的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的功能。氣壓傳動(dòng)對(duì)工作介質(zhì)的要求不高，制造控制系統(tǒng)及原件的精度要求也不高，制造成本低，但是該傳動(dòng)形式噪音大，傳動(dòng)不平穩(wěn)，買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 傳動(dòng)的功率也很小。 電氣傳動(dòng)，是以電為動(dòng)力在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下。通過齒輪、帶等中間連接原件傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，從而實(shí)現(xiàn)既定的動(dòng)作。亦或者電動(dòng)及通過聯(lián)軸器直接和執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接完成動(dòng)作。電氣傳動(dòng)使用廣泛，結(jié)構(gòu)形式多樣，機(jī)械動(dòng)作傳動(dòng)準(zhǔn)確、精度 高，傳遞功率大，傳動(dòng)比大，但是機(jī)械傳動(dòng)中如齒輪傳動(dòng)或者精度等級(jí)要求高，造成成本高或者精度等級(jí)低，造成噪音大，機(jī)械傳動(dòng)還不易克服過載的現(xiàn)象，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)可能會(huì)燒毀電機(jī)或者破獲執(zhí)行機(jī)械。 由于此設(shè)計(jì)的閥應(yīng)用于鋼鐵廠，本身對(duì)聲音和精度的要求不是太高，故此閥采用驅(qū)動(dòng)裝置為氣動(dòng)。主要輸送的介質(zhì)是氣體。當(dāng)然，此閥也可應(yīng)用到發(fā)電廠、化工廠、煉油廠等。 此閥采用驅(qū)動(dòng)裝置為氣動(dòng)。 氣壓傳動(dòng)與控制技術(shù)簡稱氣動(dòng)技術(shù)，是指以壓縮空氣為工作介質(zhì)來進(jìn)行能量與信號(hào)的傳遞，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化、自動(dòng)化的一門技術(shù)，它是流體傳動(dòng)與控制學(xué)科的一 個(gè)重要組成部分。 氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)： 作介質(zhì)獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方法與液壓傳動(dòng)相比不必設(shè)置回收油的油箱和管道。（格式） 為液壓油動(dòng)力粘度的萬分之一），其損失也很小，所以便于集供氣、遠(yuǎn)距離輸送。 外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣嚴(yán)重污染環(huán)境 。 動(dòng)動(dòng)作迅速、反應(yīng)快、維護(hù)簡單、工作介質(zhì)清潔，不存在介質(zhì)變質(zhì)等問題。 別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，比液壓、電子、電氣控制優(yōu)越。 載能自動(dòng)保護(hù)。 儲(chǔ)存能量，實(shí)現(xiàn)集中供氣。可短時(shí)間釋放能量，以獲得間歇運(yùn)動(dòng)的高速響應(yīng)?？蓪?shí)現(xiàn)緩沖。對(duì)沖擊載荷和過載荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。在一定條件下，可使氣動(dòng)裝置有自保能力。 氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) ： 1. 由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差。 2. 因工作壓力低（一般為 又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，總輸出力不大于 10 40 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 3. 噪聲較大，在高速排氣時(shí)要加消聲器。 4. 氣動(dòng)裝置中的氣信號(hào)傳遞在聲速以內(nèi)不電子及光速慢，因此，氣動(dòng)控制系統(tǒng)不宜用 于元件級(jí)數(shù)過多的復(fù)雜回路。 氣缸是氣動(dòng)執(zhí)行元件之一。氣缸是將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)換成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)形式機(jī)械的能量轉(zhuǎn)換裝置。 缸的選定 閥門氣缸裝置按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為三種：薄膜式氣動(dòng)裝置、氣缸式氣動(dòng)裝置（有單氣缸氣動(dòng)裝置和雙氣缸氣動(dòng)裝置之分）、擺動(dòng)式氣動(dòng)裝置。 它們?nèi)N各自的特點(diǎn)： 薄膜式：行程短， 40構(gòu)緊湊、靈活，無手動(dòng)機(jī)構(gòu)。 氣缸式：行程長，必要時(shí)須加緩沖機(jī)構(gòu)，出力不夠采用雙氣缸機(jī)構(gòu)，有手動(dòng)和手氣動(dòng)切換結(jié)構(gòu)。 擺動(dòng)式：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，往復(fù)運(yùn)動(dòng)直接變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 因設(shè)計(jì)的三偏心蝶閥有很多種規(guī)格，每種規(guī)格所用氣缸的行程長 短不同，因此選用的是雙作用式普通單氣缸氣動(dòng)裝置。設(shè)計(jì)的三偏心蝶閥口徑是 100 雙作用式普通單氣缸是利用壓縮空氣使活塞向兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，活塞行程可根據(jù)實(shí)際需要選定。 活塞的推力 /4 /4（ 式中 D 氣缸直徑 d 活塞桿直徑 P 氣缸工作壓力 載荷率，主要考慮保證氣缸動(dòng)態(tài)特性參數(shù)及總阻力。若氣缸動(dòng)態(tài)參數(shù)要求較高 且工作頻率高，其載荷率一般取 =度高時(shí)取小 值，速度低時(shí)去大值；若氣缸動(dòng)態(tài)參數(shù)要求一般，且工作頻率低，基本是勻速運(yùn)動(dòng)，可考慮起總阻力。其載荷 可取 = 缸的主要參數(shù)計(jì)算 氣缸缸徑的確定 活塞桿上的推力 /4 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 18 活塞桿上的拉力 /4（ 式中 D 氣缸直徑（ ; d 活塞桿直徑 ( P 氣缸工作壓力 ( 載荷率，主要考慮保證氣缸動(dòng)態(tài)特性參數(shù)及總阻力。若 氣