【摘要】：針對某儀表公司自主設計的三偏心蝶閥易產生"過關閉"現(xiàn)象,對三偏心蝶閥結構的受力變形進行了模擬分析,得到三偏心蝶閥的密封圈在不同情況下的位移變形情況,并給出相應建議。分析結果表明:儀表公司自主設計的三偏心蝶閥結構具有可行性,其產生"過關閉"現(xiàn)象的主要原因是密封圈制造過程的加工誤差和使用過程中過大的預緊扭矩。
【圖文】：

phenomenonofthreeeccentricbutterflyvalvearetheprocessingerrorandtoolargepretighteningtorqueduringitsapplication．Keywords:Threeeccentricbutterflyvalve;Overclosure;Finiteelementsimulationanalysis三偏心蝶閥是蝶閥結構中的一種高級形式，除具有一般蝶閥結構的結構簡單、體積孝成本低等優(yōu)點外，還具有啟閉過程零干涉、關閉狀態(tài)零泄漏、溫度壓力使用范圍廣、密封面積大等優(yōu)點，廣泛用于石油化工、冶金、電力、市政建設、農業(yè)灌溉等管道系統(tǒng)中，起截止與調節(jié)流量的雙重作用［1－3］。三偏心蝶閥的結構簡圖如圖1所示，其主要特征在于3個偏心:軸向偏心a、徑向偏心e和角偏心φ。3個偏心的提出解決了蝶閥的諸多問題，使其逐漸成為其他類型閥門的更新?lián)Q代產品。近年來，國內對三偏心蝶閥的研究逐漸增多，其性能也得到了極大的提高［4－5］;但是由于各方面的原因，國內閥門制造商生產的三偏心蝶閥的性能與國外差距仍然較大，遠遠達不到使用要求［6］。在與某儀表公司的合作中得知，以自主設計的結構參數(shù)生產的三偏心蝶閥存在著“過關閉”現(xiàn)象，即三偏心蝶閥關閉時，在介質壓力和扭矩的作用下，蝶板沿著關閉方向繞閥軸繼續(xù)旋轉，直至密封圈旋出閥座密封面的區(qū)域產生泄漏。針對三偏心蝶閥的上述問題，運用有限元分析軟件ANSYSWorkbench對三偏心蝶閥結構進行受力變形分析，探討其產生“過關閉”現(xiàn)象的原因，對國內三偏心蝶閥的結構設計及改進具有重要的指導意義。圖1三偏心蝶閥結構簡圖1有限元分析模型建立1.1三維模型建立文中的三維模型，以儀表公司提供的DN250mm

多層次三偏心蝶閥的三維模型為原型，對其進行簡化［7－8］并重建，其各結構參數(shù)(閥體通徑、閥軸半徑、軸向偏心、徑向偏心、角偏心、半錐角等)與原模型相同，如表1所示;簡化后的三偏心蝶閥模型如圖2所示，主要由閥體、閥座、密封圈、壓板、閥軸、蝶板等組成。表1三偏心蝶閥結構參數(shù)圓錐底圓半徑/mm97．83軸向偏心/mm26閥座寬度/mm14徑向偏心/mm3密封圈寬度/mm7偏心角/(°)8閥體通徑/mm250半錐角/(°)15．8圖2三偏心蝶閥的簡化三維模型1.2網格劃分有限元網格的劃分類型采用四面體單元，，運用ANSYS軟件自動網格劃分方法對三維模型進行整體網格劃分，并對整個模型的網格進行尺寸設置和細化密封圈與閥座接觸處的網格，其網格精度滿足靜力學分析要求［9］。網格劃分后的蝶閥模型如圖3所示，其網格單元共294579個，節(jié)點548656個。蝶閥各零件的材料設置如表2所示。圖3三偏心蝶閥網格模型表2蝶閥零件材料設置蝶閥零件材料類型閥體、閥軸、閥座、蝶板、壓板灰鑄鐵金屬密封圈不銹鋼彈性密封圈聚乙烯1.3接觸及邊界條件設置為了模擬多層次三偏心蝶閥各零件之間的相互關系，對各零件之間的接觸關系進行如下設置:密封圈與密封圈、閥軸與閥體、密封圈與閥座、密封圈與蝶板和壓板均采用摩擦型接觸，摩擦因數(shù)為0.1;蝶板與壓板、閥座與閥體、閥軸與蝶板采用粘結型接觸，使之在接觸處始終不分離。三偏心蝶閥邊界條件作如下設置:閥體閥耳兩端固定;閥軸采用圓柱型支撐型約束，切向旋轉設置為自由。2蝶閥“過關閉”現(xiàn)象分析如圖2所示，蝶閥模型的閥座密封面X軸(即閥體通徑)方向上的寬度為14mm，多層密封圈密封面X軸方向上的總寬度為7mm，因此，閥座與密封圈左端面在X軸相距3.5mm。當密封圈在X軸方向上的位移變形超過3.5mm時
【作者單位】： 重慶理工大學機械工程學院;重慶川儀調節(jié)閥有限公司;
【基金】：重慶市應用開發(fā)計劃項目(cstc2014yykf A70003)
【分類號】：TH134

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本文編號：2537701