球閥主要用于管道系統(tǒng)中來分配、切斷和改變介質(zhì)流向。近年來,由于球閥的結(jié)構(gòu)比較簡單、密封性能好,在公稱尺寸一樣時(shí),通過與其它閥門對比球閥所占據(jù)的體積小、質(zhì)量輕、材料的損耗最小以及低扭矩、大流量的特點(diǎn)而被迅速發(fā)展。在閥門性能指標(biāo)中密封性能尤其重要。對于固定硬密封球閥,其密封原理是球體的表面與閥座形成密封表面,從而使管道中的介質(zhì)不能通過密封表面的密封狀態(tài)。密封表面的密封效果取決于密封表面的質(zhì)量、密封表面的寬度、密封表面的內(nèi)外壓力差、密封表面的比壓、密封表面的材料、流體介質(zhì)的性質(zhì)、封表面上是否存在油脂等影響。在實(shí)際工況下球閥正常工作時(shí),由于介質(zhì)流體的壓力和溫度變化的影響,可能會發(fā)生不同程度的變形。如果變形的位置出現(xiàn)在密封表面,并且變形破壞了密封的必要條件,則密封將失效。對于硬密封球閥在使用過程中的泄漏和失效問題,本課題以優(yōu)化硬密封球閥密封性能為主線,選取影響密封性能的因素以優(yōu)化球閥主密封結(jié)構(gòu)密封間隙值為目標(biāo)。所以,本課題主要做了以下工作:1.介紹硬密封球閥的研究背景及意義,詳細(xì)闡述了硬密封球閥的發(fā)展趨勢和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,概述了密封原理、接觸問題及有限元分析、密封泄漏模型的研究。最后論述了本課題... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型固定球閥結(jié)構(gòu)簡圖

工程碩士學(xué)位論文3圖1.1典型固定球閥結(jié)構(gòu)簡圖圖1.2典型浮動球閥結(jié)構(gòu)簡圖GB/T21465-2008標(biāo)準(zhǔn)“閥門術(shù)語”中定義的球閥（在海洋和海洋領(lǐng)域中稱為截止閥）[17]：打開/關(guān)閉元件（球）由球閥桿驅(qū)動并繞閥桿的軸線旋轉(zhuǎn)90°來啟閉。當(dāng)球閥滑閥為V形時(shí)則用于調(diào)節(jié)管道中介質(zhì)的流量。按照球體的固定結(jié)構(gòu)，球閥可分為固定式球閥和浮動式球閥。典型結(jié)構(gòu)圖如圖1.1、圖1.2所示。1.2.2簡述結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在20世紀(jì)60年代優(yōu)化設(shè)計(jì)開始發(fā)展，并伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷得到改進(jìn)[19]。在給定約束條件下的優(yōu)化設(shè)計(jì)采取一定的措施將實(shí)際的設(shè)計(jì)問題解決為優(yōu)化問題，進(jìn)一步通過優(yōu)化理論和方法融入到軟件中開始自動優(yōu)化計(jì)算，從而在滿足約束條件的預(yù)選方案中進(jìn)行選擇。選擇最恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案可以給工程和產(chǎn)品的研發(fā)提供相對較為準(zhǔn)確的科學(xué)設(shè)計(jì)方法，在一定程度上提高工程或產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)周期[20]。優(yōu)化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)方向上可以擴(kuò)展為機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)。解決方案的想法是基于工程設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)理論，根據(jù)相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)理論，然后通過數(shù)學(xué)編程方法和計(jì)算機(jī)優(yōu)化尋找最佳實(shí)際問題解決方案[21]。另外，近幾年來隨著有限元相關(guān)理論和方法的開發(fā)和最新計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，使得結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)逐漸從傳統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計(jì)向動態(tài)設(shè)計(jì)緩慢轉(zhuǎn)變，使得產(chǎn)品并不只是需要剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性等方面滿足設(shè)計(jì)要求，而且要擁有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)動力學(xué)[22-24]。目前，機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)發(fā)展的方向主要包括：從單因素優(yōu)化發(fā)展為多因素優(yōu)化[25-26]，從尺寸優(yōu)化發(fā)展到拓?fù)鋬?yōu)化、材料優(yōu)化和形狀優(yōu)化的優(yōu)化、以及從確定性到隨機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化三者的靜態(tài)集成[27-28]。從材料、幾何形狀、接觸線性問題到非線性問題[29]，以及多學(xué)科優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化建模、可靠性問題、結(jié)構(gòu)重新分析和靈敏度分析、遺傳算法、神經(jīng)?

表示密封圖特征曲線的方程式。得出圓周加工表面的密封過程顯示出不同的階段：第一階段（在較小的緊固力下），這些表面的泄漏率高于均勻粗糙表面的泄漏率；第二階段（在較高的緊固力下），圓周加工表面的泄漏率明顯低于均勻表面的泄漏率；在特定條件下，可能存在第三階段，其中電導(dǎo)是恒定的。對于螺旋加工的表面，將螺旋路徑的曲線添加到相應(yīng)的同心加工的表面的密封圖中。Roth[84]總結(jié)了密封過程中可能發(fā)生的各個(gè)階段，并建立了緊固曲線、釋放曲線用來調(diào)節(jié)正常密封階段的特征。定義了密封能力和緊固指數(shù)的概念，并建立了如圖1.3所示的泄漏通道模型。總結(jié)或討論了表面粗糙度、波紋度局、部缺陷（劃痕）、密封寬度和氦氣壓力的大小對輪廓的影響�？傊岢隽艘环N概念、圖形和方程式來表達(dá)密封的作用，并提出了一種將其用作圖1.3泄漏模型通道分類和分類基礎(chǔ)的方法。周鑫[85]基于Roth模型，建立了一種計(jì)算分子流態(tài)泄漏

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]輸氣管道球閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及密封失效原因[J]. 張福坤,艾勇,王曄.  油氣儲運(yùn). 2016(01)
[2]金屬對金屬密封組件的有限元分析與試驗(yàn)研究[J]. 崔曉杰,張瑞,韓峰,馬蘭榮.  石油機(jī)械. 2014(08)
[3]我國電力閥門現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 宋銀立.  通用機(jī)械. 2014(07)
[4]基于參數(shù)化的CAD/CAE摩擦焊機(jī)主軸箱多目標(biāo)優(yōu)化[J]. 杜勇,辛舟,趙士杰,張德鵬.  組合機(jī)床與自動化加工技術(shù). 2014(05)
[5]機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究應(yīng)用及前景展望[J]. 劉世庚,張德珍,徐淑瓊.  科技視界. 2014(16)
[6]耐磨球閥密封性能優(yōu)化方案[J]. 孟磊.  乙烯工業(yè). 2014(01)
[7]基于CFD的球閥三維流場數(shù)值模擬[J]. 張生昌,張玉林,方志明,柯愈龍.  排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2013(02)
[8]水壓軸向柱塞泵內(nèi)部空化流動數(shù)值模擬[J]. 翟江,趙勇剛,周華.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2012(11)
[9]新型雙向硬密封旋球閥密封性能的有限元分析[J]. 雷吉平,鄂加強(qiáng),陳健美,張銀,曾恩齊,陳浩澤,劉浩,郭林,粟鍵鑫.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(04)
[10]基于CAE分析的機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 胡桂川,劉敬花.  機(jī)械設(shè)計(jì)與研究. 2011(03)

博士論文
[1]硬密封高溫耐磨球閥關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉匯源.浙江大學(xué) 2008

碩士論文
[1]煤化工金屬球閥主密封結(jié)構(gòu)密封性能研究[D]. 肖定浩.浙江理工大學(xué) 2015
[2]三維摩擦接觸問題數(shù)值解法及工程應(yīng)用[D]. 高云開.同濟(jì)大學(xué) 2007
[3]變速輸紙機(jī)構(gòu)性能分析與研究[D]. 常潔.西安理工大學(xué) 2007
[4]浮動球閥的密封比壓分析[D]. 高揚(yáng).蘭州理工大學(xué) 2006
[5]汽車部分組件有限元建模及其評價(jià)技術(shù)的研究與實(shí)踐[D]. 張勇.重慶大學(xué) 2005



本文編號：2953859