三偏心蝶閥結(jié)構(gòu)分析

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1、三偏心蝶閥結(jié)構(gòu)分析中國泵業(yè)網(wǎng)三偏心蝶閥以密封可靠，動(dòng)作靈活，使用壽命長著稱。它是結(jié)構(gòu)最先進(jìn)的一種蝶閥，具有優(yōu)異的密封性能，可用于高溫、高壓環(huán)境，滿足了電站、石油、化工、冶金等行業(yè)對(duì)管件的苛刻要求，正得到越來越廣泛的應(yīng)用。1刖目三偏心蝶閥以密封可靠，動(dòng)作靈活，使用壽命長著稱。它是結(jié)構(gòu)最先進(jìn)的一種蝶閥，具有優(yōu)異的密封性能，可用于高溫、高壓環(huán)境，滿足了電站、石油、化工、冶金等行業(yè)對(duì)管件的苛刻要求，正得到越來越廣泛的應(yīng)用。本文介紹一種在簡化三偏心蝶閥設(shè)計(jì)的同時(shí)，優(yōu)化三偏心蝶閥的回轉(zhuǎn)中心位置的快速優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。2三偏心蝶閥

2、結(jié)構(gòu)三偏心蝶閥的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它的3個(gè)偏心量分別為a，b，。其中a為軸向偏心，表示蝶板的旋轉(zhuǎn)中心與蝶閥密封截面之間的軸向距離；b為徑向偏心，表示蝶板的旋轉(zhuǎn)中心與閥體中心線之間的徑向距離；為角偏心，表示閥座旋轉(zhuǎn)中心線與閥體中心線之間的角度。由于存在角偏心，三偏心蝶閥的蝶板密封面形狀為橢圓，不同于一般蝶閥的圓形密封面，它將蝶板和閥座之間的密封形式巾線密封優(yōu)化為面密封，使得蝶閥密封性能更優(yōu)。另外，由于3個(gè)偏心的存在，三偏心蝶閥為偏置板式結(jié)構(gòu)，蝶板形狀不對(duì)稱。圖1三偏心蝶閥結(jié)構(gòu)示意3優(yōu)化設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的三偏心蝶閥回轉(zhuǎn)中心的設(shè)

3、計(jì)，需要大量的公式計(jì)算來確定3個(gè)偏心量，設(shè)計(jì)完成還需要根據(jù)三維***建模的干涉分析進(jìn)行修改，工程量大，耗時(shí)長，延長了設(shè)計(jì)周期和設(shè)計(jì)成本?，F(xiàn)在通過Solidworks二維作圖介紹一種全新的，簡單易懂，方便操作，優(yōu)化效果好具有實(shí)用性的設(shè)計(jì)方法。3.1方法原理如圖2所示，B點(diǎn)和D點(diǎn)是蝶板關(guān)閉時(shí)蝶板密封表面上首先進(jìn)入閥體密封面的兩點(diǎn)，只有使B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡在CB線以上，D點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡在DA線以下，蝶板繞回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)時(shí)才不會(huì)發(fā)生干涉。過B點(diǎn)和D點(diǎn)分別作BE垂直于BC，DF垂直于AD，DF、BE相交于M點(diǎn)，為了使得蝶板兩側(cè)不發(fā)

4、生干涉，回轉(zhuǎn)中心就要在區(qū)域DME內(nèi)。其中M點(diǎn)是是極限位置，在這個(gè)位置，只是兩側(cè)的兩個(gè)極限點(diǎn)不干涉，而其他位置仍然會(huì)發(fā)生干涉的，要想完全避免干涉，就要把旋轉(zhuǎn)中心沿著剛冰說的角平分線向上側(cè)移動(dòng)（由于無論偏向DF還是BE都會(huì)使得一側(cè)的干涉危險(xiǎn)加大，所以在角平分線上是最佳選擇）。圖2蝶板示意E、故道中心線腳錐屮心線另外，除了避免蝶板兩側(cè)不干涉，還要避免軸頭兩端不干涉，所以回轉(zhuǎn)中心必須在流道中心線和圓錐中心線的上方，流道中心線及圓錐中心線的交點(diǎn)N為極限位置，只有當(dāng)密封圈的厚度接近于零時(shí)，交點(diǎn)位置才合適，但是，密封圈的厚度是

5、不會(huì)為零的，那么根據(jù)密封圈的厚度不同，也需要將旋轉(zhuǎn)中心的位置，沿著這個(gè)夾角的平分線向上移動(dòng)。兩個(gè)平分線的交點(diǎn)，就是理論上的旋轉(zhuǎn)中心最小徑向偏心量位置，也是最佳位置。在三偏心蝶閥的設(shè)計(jì)中，其閥桿軸線偏離蝶板中心線的偏心值越大，偏心力矩越大，導(dǎo)致閥門的啟閉力矩變大。即三偏心蝶閥的密封力矩和徑向偏心距近似成正比關(guān)系。因此，在保證不干涉的情況下，盡量選擇較小的徑向偏心量。另外，當(dāng)閥門反向承壓時(shí)，會(huì)因蝶板徑向偏心產(chǎn)生的杠桿效應(yīng)，使蝶板一邊壓強(qiáng)大，一邊壓強(qiáng)小。介質(zhì)推力使密封圈和閥座的密封比壓減小，蝶板容易產(chǎn)生變形及位移，從而

6、導(dǎo)致閥門密封失效。所以為了減小蝶板反向承壓時(shí)杠桿效應(yīng)的影響，應(yīng)該將蝶板徑向偏心量減至最小，使蝶板受力趨于平衡?？梢姡ㄟ^這種方法不但在避免干涉的情況下快速的確定三偏心蝶閥的回轉(zhuǎn)中心位置，還優(yōu)化了啟閉力矩及反向密封等性能。3.2Solidworks設(shè)計(jì)方法具體設(shè)計(jì)步驟：(1)利用Solidworks二維作圖***，先確定蝶板的閥座直徑和軸向偏心。閥座直徑一般會(huì)給出，軸向偏心根據(jù)軸徑和閥座寬度可以確定。(2)確定了閥座直徑和軸向偏心就基本確定了圓錐角。做出上述的2條角平分線。(3)根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整偏心角，使得兩條

7、角平分線交點(diǎn)位置在流道中心線上側(cè)，然后確定為回轉(zhuǎn)中心。(4)、景出偏心數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際加工和工裝公差進(jìn)行調(diào)整，最后確定數(shù)據(jù)。4實(shí)例分析文中以設(shè)計(jì)一個(gè)閥座直徑200mm、閥軸徑為48mm、閥座寬為12mm的三偏心蝶閥為例詳細(xì)介紹優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。(1)根據(jù)閥軸直徑和閥座寬度確定軸向偏心至少要30mm，但是實(shí)際上，都會(huì)根據(jù)口徑大小，為了方便加工和裝配，再加2?7mm，本文中取為2mm，則軸向偏心確定為32mm。(2)利用Solidworks***，畫出已知量的結(jié)構(gòu)，如圖3,連接O點(diǎn)和P點(diǎn)，并且約束為閫錐角的角平分線。此時(shí)圓

8、錐角己經(jīng)確定為35.49o3(3)根據(jù)前面講述的原理做出角平分線11和12交于K點(diǎn)如4所示。zb?翬\14*j200?11!\vlt-1圖4(4)根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整偏心角為2,如圖5,此時(shí)角平分線的交點(diǎn)K點(diǎn)在不干涉區(qū)域以外，所以不符合要求，需要重新調(diào)整偏心角。圖5(5)重新調(diào)整偏心角為3,如圖6所示。此時(shí)角平分線的交點(diǎn)K點(diǎn)在合適區(qū)域內(nèi)，符合要求，即取K點(diǎn)為回轉(zhuǎn)中心，量出