【摘要】：閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件,在日常生活和國(guó)民生產(chǎn)中都不可或缺。閥門分類的方式很多,其中球閥在短短60年時(shí)間里,已發(fā)展成為一種主要的閥類,隨著最近十幾年材料、設(shè)計(jì)及制造工藝等方面的徹底革新,陶瓷球閥以其耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)異的性能得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。然而在惡劣的工況下長(zhǎng)期使用,球芯在反復(fù)開(kāi)關(guān)過(guò)程中和介質(zhì)的不斷沖刷下都有可能出現(xiàn)損傷,引起開(kāi)裂,導(dǎo)致球閥泄漏,甚至發(fā)展成為危及人們生命財(cái)產(chǎn)安全的重大事故。因此對(duì)陶瓷球閥強(qiáng)度和開(kāi)裂的研究十分必要。本文首先運(yùn)用有限元方法建立了陶瓷球閥的模型,計(jì)算出了陶瓷球閥的密封比壓,并結(jié)合數(shù)值分析中的“二分法”對(duì)滿足密封比壓要求的預(yù)緊力進(jìn)行了計(jì)算,找出了一種計(jì)算預(yù)緊力的途徑,能夠有效地提高球閥的密封性能,延長(zhǎng)球閥的使用壽命。然后運(yùn)用有限元方法對(duì)不同工作壓力下的陶瓷球閥進(jìn)行計(jì)算,分析陶瓷球閥分別在關(guān)閉與開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)球芯的最大von Mises應(yīng)力,并對(duì)陶瓷球閥強(qiáng)度是否安全進(jìn)行評(píng)定。最后運(yùn)用有限元方法對(duì)含內(nèi)裂紋的陶瓷球閥進(jìn)行計(jì)算,分析在裂紋深度一定,裂紋長(zhǎng)度改變時(shí)和裂紋長(zhǎng)度一定,裂紋深度改變時(shí)裂紋前緣應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化規(guī)律,得到的計(jì)算結(jié)果表明,裂紋深度是決定裂紋前緣應(yīng)力強(qiáng)度因子大小的重要因素。本文對(duì)滿足陶瓷球閥密封比壓要求的預(yù)緊力計(jì)算在球閥設(shè)計(jì)時(shí)能夠提供有價(jià)值的參考,從而有效地提高球閥的密封性能,延長(zhǎng)球閥使用壽命。運(yùn)用有限元方法對(duì)陶瓷球閥強(qiáng)度和內(nèi)裂紋的計(jì)算可以判斷其安全狀況及裂紋的擴(kuò)展情況。
【圖文】：

陶瓷球閥分為浮動(dòng)式球閥和固定式球閥[23]，本文僅針對(duì)浮動(dòng)陶瓷球閥閥芯及閥座處的密封[24]進(jìn)行研究，陶瓷球閥一般采用硬密封，即球芯和閥座均為陶瓷材料，實(shí)物圖如下圖 2-1 所示。

陶瓷球閥球芯與陶瓷閥座構(gòu)成球閥內(nèi)的密封結(jié)構(gòu)[26]，，密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖 2-2 所示，球閥在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，球芯在流體壓力和預(yù)緊力的共同作用下，使密封副（球芯和閥座）相互靠近、接觸以減小或消除密封面之間的間隙從而實(shí)現(xiàn)密封。
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH134;TQ174.7

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本文編號(hào)：2537067