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(shí)間：2009-08-15來(lái)源:蘭州理工大學(xué)編輯:俞樹(shù)榮內(nèi)容提示：通過(guò)對(duì)三偏心蝶閥蝶板的靜力分析，推導(dǎo)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(duì)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(shí)兩密封面之間的機(jī)械磨損和擦傷，減小了驅(qū)動(dòng)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(jì)和制造的難點(diǎn)及關(guān)鍵，也是目詢不能準(zhǔn)確計(jì)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(gè)傾角，經(jīng)過(guò)最優(yōu)化設(shè)計(jì)使密封副

2、的摩擦力進(jìn)一步下降，由于采用面密封的結(jié)構(gòu)使接觸應(yīng)力分布均勻、密封更加可靠。三偏心蝶閥的第一個(gè)偏心是指蝶板的回轉(zhuǎn)中心L相對(duì)于蝶板中心在軸向存在偏心距c,第二個(gè)偏心是指蝶板的回轉(zhuǎn)中心L相對(duì)于蝶板中心在徑向存在偏心距c,第三個(gè)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(gè)夾角即角偏心Io圖1三偏心蝶閥結(jié)構(gòu)示意圖對(duì)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(gè)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(yīng)部位的半徑,從而在關(guān)閉吋蝶板密封表面不能進(jìn)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(gè)問(wèn)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(lái)達(dá)到密封效果51。從圖1得蝶板屮性面橢圓的長(zhǎng)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(shí)，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(yùn)動(dòng)的空間力系）以及介質(zhì)對(duì)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(rùn)滑狀態(tài)及溫度等因素有關(guān)，可以通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試來(lái)確定其準(zhǔn)確數(shù)值冏o(hù)圖2蝶板受力示意酉三偏心蝶閥摩擦力矩分析時(shí)間：2009-08-15來(lái)源:蘭州理工大學(xué)編輯:俞樹(shù)榮力的平衡方程以閥桿軸線為界,個(gè)區(qū)間：［0,01］和［01,兀內(nèi)容提示：通過(guò)對(duì)三偏心蝶閥蝶板的靜力分析，推導(dǎo)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(duì)摩擦力矩的影響。當(dāng)介質(zhì)為正流狀態(tài)時(shí)（介質(zhì)流動(dòng)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(diǎn)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(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，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(yùn)動(dòng)。圖3所示橢I員I被分為上卜?兩部分,根據(jù)對(duì)稱性可將該橢I員I分為兩通過(guò)各力在圓錐軸線方向上的投影可列出相應(yīng)的力的平衡方程式，進(jìn)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(jì)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(shí)候，為計(jì)算方便，取蝶板屮性而橢圓代替蝶板進(jìn)行分析。如圖4所示，首先將摩擦力進(jìn)行分解，對(duì)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(fù)。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(shí)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(shí)針?lè)较颍?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(shí)針?lè)较颍?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(shí)針?lè)较颍簞t上下兩部分合摩擦力矩為：M=MX+M2+M