三偏心蝶閥摩擦力矩分析資料

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1、三偏心蝶閥摩擦力矩分析時間：2009-08-15來源:蘭州理工大學編輯:俞樹榮內(nèi)容提示：通過對三偏心蝶閥蝶板的靜力分析，推導出三偏心蝶閥的摩擦力矩，并且分析了徑向偏心距、軸向偏心距以及偏心角對摩擦力矩的影響。1、前言二偏心蝶閥是在雙偏心蝶閥的基礎(chǔ)上,使蝶板的中心偏置一定的角度,形成三偏心密封結(jié)構(gòu)，從而消除了蝶閥啟閉時兩密封面之間的機械磨損和擦傷，減小了驅(qū)動力矩。密封面位于斜圓錐表面，閥座和密封圈的正截面均為橢圓,這正是其設(shè)計和制造的難點及關(guān)鍵，也是目詢不能準確計算摩擦力矩的原因所在叭2、三偏心蝶閥結(jié)構(gòu)分析蝶閥的三偏心結(jié)構(gòu)（圖1）是在雙偏心蝶閥的基礎(chǔ)上再增加一個傾角，經(jīng)過最優(yōu)化設(shè)計使密封副

2、的摩擦力進一步下降，由于采用面密封的結(jié)構(gòu)使接觸應力分布均勻、密封更加可靠。三偏心蝶閥的第一個偏心是指蝶板的回轉(zhuǎn)中心L相對于蝶板中心在軸向存在偏心距c,第二個偏心是指蝶板的回轉(zhuǎn)中心L相對于蝶板中心在徑向存在偏心距c,第三個偏心是指閥座所在

3、員I錐形的高線與閥體通道軸線有一個夾角即角偏心Io圖1三偏心蝶閥結(jié)構(gòu)示意圖對于三偏心結(jié)構(gòu)的蝶閥，由于軸向偏心距c的存在，保證了蝶閥密封而是一個完整連續(xù)的錐而，并且該密封面的兒何中心容易確定，降低了密封面如工制造的難度。若密封面為正圓錐面，則由于蝶板密封面的冋轉(zhuǎn)半徑大于閥座密封面相應部位的半徑,從而在關(guān)閉吋蝶板密封表面不能進入閥座，即產(chǎn)生“干涉”現(xiàn)象，而采

4、用偏心角為e的錐面即所謂圓錐斜切可以解決這個問題。其密封面為斜置錐形，蝶板與閥座的密封接觸為面接觸，依靠密封而與閥座的充分接觸來達到密封效果51。從圖1得蝶板屮性面橢圓的長半軸A和短半軸B分別為:A=Rq滬￡[tan<6+<

5、>；cosfO??丿4（U（2）+tan<0-（

6、）丿]B=Rq[（cos’e+（>）/cos<0-（]）>y12EsinBi[cos<0+（b丿cos

7、時，其上的作用力包括:密封面上的單位正壓力N（方向垂直于密封面且為均布的空間力系）和摩擦力fN（方向沿密封表面并且阻止蝶板運動的空間力系）以及介質(zhì)對蝶板的壓力P（方向取決與介質(zhì)流向）。而摩擦力fN與摩擦系數(shù)f有關(guān)，摩擦系數(shù)f與密封副材料、加工方法、表面光潔度和碩度、潤滑狀態(tài)及溫度等因素有關(guān)，可以通過試驗測試來確定其準確數(shù)值冏o圖2蝶板受力示意酉三偏心蝶閥摩擦力矩分析時間：2009-08-15來源:蘭州理工大學編輯:俞樹榮力的平衡方程以閥桿軸線為界,個區(qū)間：［0,01］和［01,兀內(nèi)容提示：通過對三偏心蝶閥蝶板的靜力分析，推導出三偏心蝶閥的摩擦力矩，并且分析了徑向偏心距、軸向偏心距以及偏心

8、角對摩擦力矩的影響。當介質(zhì)為正流狀態(tài)時（介質(zhì)流動方向與蝶板關(guān)閉方向相同）蝶板密封而受力情況如圖2所示。密封面上所受的壓力N是均布力，方向垂直于密封表面,即垂直于圓錐母線與該點的切線所組成的平面，并且壓力是一空間力系。由于蝶板的密封表面與閥座密封面之間有運動的趨勢，且存在著相互作用力,則兩密封面之間也必然存在著一定的摩擦力，其大小為fN,方向沿圓錐母線且阻止蝶板的運動。圖3所示橢I員I被分為上卜?兩部分,根據(jù)對稱性可將該橢I員I分為兩通過各力在圓錐軸線方向上的投影可列出相應的力的平衡方程式，進而可求出密封面上所受的壓力N:itABpco=2NsiiiO0下dp+2妙cos8dp-2/Zco

9、s00Rdp兀貝BpcoM>2[(siii0?v/cos0>h+2/cos0A2](3丿⑷式中P管道中流體介質(zhì)壓力,MPaf與密封副材料有關(guān)的摩擦系數(shù)4、摩擦力矩計算由于三偏心蝶閥密封面為圓錐的表面，密封為面接觸密封，求岀蝶板密封表面上的摩擦力后，再求作用于蝶板上、下兩部分的摩擦力矩。在求摩擦力矩的時候，為計算方便，取蝶板屮性而橢圓代替蝶板進行分析。如圖4所示，首先將摩擦力進行分解，對于閥桿有力矩作用的分力，分別求岀摩擦力矩，最后將各分摩擦力矩合并為總的摩擦力矩。假定摩擦力矩逆吋針為正，順吋針為負。圖4摩擦力分解示意（1）摩擦力分力fNcosa1（圖4）引起的蝶板上部分的摩擦力矩（逆時針

10、方向）：cos^i[Ppcosp-(C-e)丿ppd(3(5)（2）摩擦力分力fNcosa1引起的蝶板下部分的摩擦力矩（逆時針方向）：=2QcosdCj/■（C?e）?ppcosp]Ppdp（6）（3）摩擦力分力fNsinalcosa（圖4）引起的蝶板上部分的摩擦力矩（逆時針方向）：=2siiMico貿(mào)gdB(7丿⑷摩擦力分力fNsina1cosa引起的蝶板下部分的摩擦力矩（順時針方向）：則上下兩部分合摩擦力矩為：M=MX+M2+M