大口徑楔式閘閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、由于大口徑閘閥具有流體阻力小、可靠性高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因而，被廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、石油等行業(yè)。大口徑的閥體內(nèi)腔較大，且其截面形狀不規(guī)則，很難使用傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)理論對其進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算與設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上多采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)。但是經(jīng)驗(yàn)公式往往過于保守，這樣就導(dǎo)致大口徑楔式閘閥閥體過于笨重，材料利用率低，且生產(chǎn)、安裝、調(diào)試不便。有鑒于此，本課題采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，對大口徑楔式閘閥進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化，使閥門整體更加合理。
　　首

2、先，本文論述了本課題的研究意義，同時(shí)在查閱了大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上對國內(nèi)外大口徑閥門領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r、各類閥門的優(yōu)缺點(diǎn)及目前工程上常用的分析方法做出介紹。
　　其次，利用Autodesk Inventor三維設(shè)計(jì)軟件對本課題的大口徑楔式閘閥進(jìn)行了三維建模，特別是針對閥體的厚度、加強(qiáng)筋布置及閘板的厚度進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)。對有限元理論和分析過程進(jìn)行了詳細(xì)闡述，建立了大口徑楔式閘閥有限元模型，同時(shí)利用大型有限元分析軟件ANSYS Workbe

3、nch對其進(jìn)行了有限元分析。
　　最后，針對閥體和閘板進(jìn)行了有限元分析。以滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度為出發(fā)點(diǎn)，以減輕閥門裝備重量為優(yōu)化目標(biāo)，對優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行了約束分析，得出了最大等效應(yīng)力與設(shè)計(jì)變量的關(guān)系曲線圖，有效地減小了閥門的重量，合理優(yōu)化了閥體的厚度、加強(qiáng)筋的布置和閘板厚度等設(shè)計(jì)參數(shù)。經(jīng)過優(yōu)化后，閥體最大等效應(yīng)力降低了4.39％，閘板最大等效應(yīng)力降低了16.0%，使閥體與閘板的總體設(shè)計(jì)更加合理，同時(shí)有效降低了研發(fā)和生產(chǎn)成本，對大口徑閥門設(shè)計(jì)具