高壓長輸管線固定球閥有限元優(yōu)化設計.pdf

1、隨著新材料和新技術在閥門上的應用，以及數(shù)控加工設備的逐步普及，特別是在閥門設計上應用ANSYS有限元分析軟件進行模擬力學計算，閥門的設計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)濟而且采用在一定范圍內(nèi)提高介質的輸送壓力,同樣能夠增加效益。因此對長輸管線閥門的要求比通用閥門的要求要高得多,要求長輸管線閥門具有更高的可靠性、更高的密封性、更高的強度，以確保長輸管線安全可靠

2、運行。
　　本論文分析了國內(nèi)外長輸管線球閥的發(fā)展過程，并吸收了國內(nèi)外管線球閥的優(yōu)點。在此基礎上，采用了先進的設計技術，研究了公稱通徑1500mm，公稱壓力15MPa的國內(nèi)最大管線球閥，具體的工作如下：
　?。?）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，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更換,活動套筒閥座是由兩個環(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，將活動套筒與 O型密封圈接觸部份的圓筒型管體簡化為平面應變問題，并利

4、用ANSYS計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力的活動套筒壁厚。
　?。?）研究了雙向密封結構的管道球閥，閥座截面為矩形，并對閥座與球體的平均密封比壓進行計算，以計算出的結果為基礎，用雙線性強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，來計算真實密封比壓分布規(guī)律。結果表明，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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