法蘭蝶閥主要由閥體、蝶板、閥軸、驅(qū)動裝置等組成,當(dāng)?shù)?/h1>

《法蘭蝶閥主要由閥體、蝶板、閥軸、驅(qū)動裝置等組成,當(dāng)?shù)酚蓵T上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、法蘭式蝶閥被大量應(yīng)用在各行各業(yè)的工業(yè)管道上，法蘭蝶閥主要由閥體、蝶板、閥軸、驅(qū)動裝置等組成，當(dāng)?shù)y工作壓力在中、高壓范圍時（PN2.5～80MPa），蝶閥的閥體內(nèi)部承受的壓力較高。現(xiàn)代的閥門設(shè)計中，蝶閥除了按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范進行設(shè)計外，還需對閥體進行有限元分析計算。介紹了依據(jù)通用閥門壓力試驗國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13927-2008，對常溫下的中高壓法蘭蝶閥的閥體進行靜壓條件下的強度分析，以及在額定工作壓力條件下產(chǎn)生的應(yīng)力進行有限元分析，并根據(jù)有限元分析結(jié)果，按照美國ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范（國際性規(guī)范）第Ⅷ卷第二冊《壓力容器建造另一規(guī)則》中的強制性附錄4《

2、以應(yīng)力分析為基礎(chǔ)的設(shè)計》，對有限元計算結(jié)果進行了分析討論和強度驗證，同時也通過對產(chǎn)品的實測驗證了有限元分析的結(jié)果。2分析軟件選用CAE分析工具軟件能夠幫助產(chǎn)品設(shè)計師進行產(chǎn)品的可制造性分析或者改進設(shè)計環(huán)節(jié)，當(dāng)前專門用于有限元分析的軟件有ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC，但由于這些專業(yè)分析軟件與CAD脫節(jié)很嚴(yán)重，即機械CAD功能相對較差，往往難以完成復(fù)雜模型的建模、出工程圖等設(shè)計工作，且對操作人員的要求也很高，只有專業(yè)的分析師才能使用，因此限制了在企業(yè)中的應(yīng)用。而SolidWorks軟件擁有功能強大的機械CAD功能，并具有功能完善的應(yīng)用插件，其

3、中系統(tǒng)提供的分析產(chǎn)品COSMOS，包括了一系列分析應(yīng)用軟件，如COSMOSWorks有限元分析軟件、COSMOSXpress點擊式分析向?qū)У龋⑶度隨olidWorksOfficePremium中。集成到SolidWorks平臺下的COSMOS，解決了單獨環(huán)境下CAE在前后處理方面的問題，同時還繼承了SolidWorks易學(xué)易用的特點。應(yīng)用SolidWorks軟件，可在產(chǎn)品設(shè)計的過程中進行分析，并可根據(jù)分析結(jié)果，及時調(diào)整設(shè)計參數(shù)，可節(jié)省材料成本及開發(fā)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，大大加快產(chǎn)品上市速度。本文選用SolidWorks軟件，對中壓法蘭蝶閥的閥體進行有限

4、元的分析。3利用COSMOSXpress進行強度分析3.1確定材質(zhì)在COSMOSXpress中指定閥體的材質(zhì)為鑄造碳鋼，WCB鑄造碳鋼的力學(xué)性能參數(shù)，如表1所示。表1法蘭蝶閥閥體材質(zhì)WCB力學(xué)性能參數(shù)3.2定義約束條件根據(jù)法蘭蝶閥的工作條件，法蘭蝶閥工作時是通過兩端的法蘭與管路連接，由蝶閥和管路上的法蘭密封水線部位加密封墊后，再通過螺栓旋緊連接。其約束在法蘭密封水線所在的平面和受螺栓軸向力作用的法蘭內(nèi)側(cè)平面。當(dāng)定義約束條件時，COS－MOSXpress會自動添加到法蘭整個外端面，此時應(yīng)根據(jù)實際約束情況，對約束的部位進行重新編輯，如圖1所示。圖1定義約束

5、條件3.3加載載荷法蘭蝶閥在液體靜壓力狀態(tài)下，閥體內(nèi)部作用力垂直作用在閥體的內(nèi)壁上，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13927-2008的靜壓強度試驗條件，試驗壓力為額定工作壓力的1.5倍，添加載荷到閥體內(nèi)腔，如圖2所示。圖2加載載荷3.4仿真分析通過以上參數(shù)設(shè)置，運行分析后，得到分析結(jié)果，如圖3所示。從中可以得出此法蘭蝶閥閥體的最低安全系數(shù)為3.97461，此安全系數(shù)大于3，閥體壁厚尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，不需要對閥體的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計。圖3COSMOSXpress分析結(jié)果4利用COSMOSWorks進行有限元分析4.1蝶板開啟狀態(tài)下4.1.1靜壓力下與采用CO

6、SMOSXpress分析時相同，對法蘭蝶閥閥體的進行材質(zhì)設(shè)定，并根據(jù)蝶閥閥體工作狀態(tài)的分析，對約束進行定義（與圖1相同）、加載載荷6.0MPa（與圖2相同），并劃分網(wǎng)格，得到23974個單元、41676個節(jié)點，如圖4所示。圖4對閥體進行網(wǎng)格劃分運行COSMOSWorks，得到分析結(jié)果，如表2所示。表2靜壓力下蝶板開啟時COSMOSWorks分析結(jié)果在蝶板開啟的靜壓力狀態(tài)下，此時閥體上產(chǎn)生的最大應(yīng)力為301.4MPa，發(fā)生在閥體上部與上法蘭連接的部位，節(jié)點22251處，應(yīng)力云圖，如圖5所示。圖5蝶板開啟時靜壓力狀態(tài)下的應(yīng)力云圖最大位移為0.015mm，發(fā)

7、生在閥體上部與閥體承壓側(cè)法蘭連接的部位，節(jié)點33747處，位移云圖，如圖6所示。圖6蝶板開啟時靜壓力狀態(tài)下的位移云圖按照美國ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范（國際性規(guī)范）第Ⅷ卷第二冊《壓力容器建造另一規(guī)則》中的強制性附錄4《以應(yīng)力分析為基礎(chǔ)的設(shè)計》，閥體受內(nèi)壓時，內(nèi)壁在壓力作用下向外產(chǎn)生變形，其最大應(yīng)力點的等效應(yīng)力為301.4MPa，此應(yīng)力強度是由一次薄膜應(yīng)力PL和一次彎曲應(yīng)力Pb疊加而成，而根據(jù)設(shè)計規(guī)范，此應(yīng)力強度不得超過試驗溫度下材料屈服強度σs的135％。WCB的σs為248.2MPa，計算得到：248.2×1.35=335.34＞301.4MPa應(yīng)力

8、符合設(shè)計要求。最大位移為0.015mm，由于WCB的延伸率較高，位移符合設(shè)計要求。4.1.2額