硬密封固定球閥結(jié)構(gòu)有限元分析及優(yōu)化.pdf

1、硬密封球閥的密封面具有較高的硬度，可以承受較高的使用溫度和管線壓力，具有較好的節(jié)流調(diào)節(jié)性能，能抗固體顆粒、汽蝕及閃蒸的損害，并具有良好的密封性能和耐磨性，廣泛應(yīng)用于煤化工、多晶硅、煉油、海上平臺(tái)和發(fā)電廠等。在要求嚴(yán)密關(guān)斷、高溫及高壓差、開(kāi)關(guān)迅速、介質(zhì)含固體顆粒的工況下，金屬硬密封球閥是首選的閥門種類。
　　目前硬密封固定球閥在使用中往往出現(xiàn)密封面失效泄漏、閥桿疲勞磨損、球體擠壓變形或球體鍍層破損，而針對(duì)其的理論設(shè)計(jì)分析多集中在理論

2、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)或單一部件的分析，針對(duì)最可能導(dǎo)致局部部件失效的組件接觸分析以及設(shè)計(jì)尺寸與接觸應(yīng)力之間關(guān)系的探究較少。因此本文中針對(duì)上述情況，以方正閥門集團(tuán)生產(chǎn)的三片式硬密封固定球閥為研究對(duì)象，結(jié)合非線性接觸理論，以數(shù)值模擬的方法對(duì)硬密封固定球閥閥桿與球體接觸、閥座與球體接觸組件進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究分析：
　　1.以NPS12、CLASS600的硬密封固定球閥為研究對(duì)象，使用 Pro/E軟件建立硬密封固定球閥各部件三維模型及總裝模

3、型，通過(guò) ANSYS Workbench軟件對(duì)常用的球體與閥桿接觸部位進(jìn)行非線性接觸分析；
　　2.提出三種球體與閥桿接觸優(yōu)化方案，分別建立模型并加載分析，確定不同結(jié)構(gòu)下接觸的最大應(yīng)力，并從中對(duì)比，選出最為合適的一種方案；
　　3.對(duì)選擇出的最優(yōu)方案，以最大接觸應(yīng)力為目標(biāo)參數(shù)，以球體與閥桿接觸部位尺寸為設(shè)計(jì)變量，對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)的靈敏性分析；
　　4.對(duì)閥座與球體接觸部位進(jìn)行非線性接觸分析，得出隨開(kāi)度變化閥座與球體接觸應(yīng)