高壓長(zhǎng)輸管線固定球閥有限元優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著新材料和新技術(shù)在閥門上的應(yīng)用，以及數(shù)控加工設(shè)備的逐步普及，特別是在閥門設(shè)計(jì)上應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行模擬力學(xué)計(jì)算，閥門的設(shè)計(jì)制造水平有了較大的提高。但與西氣東輸工程中要求的參數(shù)，還有一段距離，建一條大口徑的管線比建幾條小口徑的管線更為經(jīng)濟(jì)而且采用在一定范圍內(nèi)提高介質(zhì)的輸送壓力,同樣能夠增加效益。因此對(duì)長(zhǎng)輸管線閥門的要求比通用閥門的要求要高得多,要求長(zhǎng)輸管線閥門具有更高的可靠性、更高的密封性、更高的強(qiáng)度，以確保長(zhǎng)輸管線安全可靠

2、運(yùn)行。
　　本論文分析了國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)輸管線球閥的發(fā)展過程，并吸收了國(guó)內(nèi)外管線球閥的優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，研究了公稱通徑1500mm，公稱壓力15MPa的國(guó)內(nèi)最大管線球閥，具體的工作如下：
　　（1）利用有限元分析軟件ANSYS，建立了橡膠O形圈及其邊界的有限元模型。通過分析了相同溝槽、不同截面和壓縮率下形狀的變化和接觸壓力的大小及其分布，得出槽寬對(duì)接觸壓力沒有影響，槽口倒角半徑越大，最大接觸壓力及剪切應(yīng)力越大，

3、但是變化很慢，影響不大。在壓縮率為20％，工作壓力為15MPa時(shí)，最大接觸壓力大于工作壓力，可以很好地保證密封。并描述了O形圈可能出現(xiàn)裂紋的位置，為合理地安裝和使用提供了理論依據(jù)。
　?。?）為便于在密封圈損壞或失效時(shí)更換,活動(dòng)套筒閥座是由兩個(gè)環(huán)狀零件組合在一起的，采用O形圈密封，O形圈材料為硬度為90的丁腈橡膠。在15MPa的壓力下，其最大密封間隙為0.3mm，將活動(dòng)套筒與 O型密封圈接觸部份的圓筒型管體簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變問題，并利

4、用ANSYS計(jì)算出沿半徑方向的最大變形不超過0.3mm以及滿足材料許用應(yīng)力的活動(dòng)套筒壁厚。
　?。?）研究了雙向密封結(jié)構(gòu)的管道球閥，閥座截面為矩形，并對(duì)閥座與球體的平均密封比壓進(jìn)行計(jì)算，以計(jì)算出的結(jié)果為基礎(chǔ)，用雙線性強(qiáng)化材料模型來模擬閥座，用剛體模型來模擬閥芯，采用面面接觸有限元分析，以理論得出的平均密封比壓值為基礎(chǔ)，來計(jì)算真實(shí)密封比壓分布規(guī)律。結(jié)果表明，矩形密封圈壓縮率小，接觸壓力均勻，密封面大，密封效果好。
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