【正文】 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 1 頁 共 40 頁 1 1 緒論 本次 畢業(yè)設(shè)計承擔的題目是基于 UG 的爐頂放散閥的三維設(shè)計與運動仿真。通過查閱 20 余篇文獻內(nèi)容，對閥門及 UG 軟件有了比較清晰的認識。我國閥門種類繁多，功能多樣，發(fā)展非常迅速。閥門在工業(yè)生產(chǎn)中正扮演著越來越重要的角色。其中，爐頂放散閥在冶金行業(yè)的作用尤顯突出。爐頂放散閥主要應(yīng)用于控制冶金爐中的壓力以保證安全生產(chǎn)。其控制的 介質(zhì)可以是煤氣、空氣等氣體。當爐內(nèi)壓力大于閥門額定壓力時，爐頂放散閥的重錘被頂起。重錘通過連桿、拉桿、鍵連接、軸、卸扣等部件實現(xiàn)簡單的運動，把閥蓋拉起。從而使爐內(nèi)壓力減小，以保證在 安全的工作范圍內(nèi)。當爐內(nèi)壓力低于正常生產(chǎn)所需壓力時，爐內(nèi)壓力便支撐不了重錘的重量，還是通過部件間的連接和相對運動來實現(xiàn)閥門的閉合。形象地說，爐頂放散閥的工作原理正如高壓鍋鍋蓋上閥門的工作原理。我國早些時候大部分使用的是有重錘的爐頂放散閥。有重錘的爐頂放散閥結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。其主要結(jié)構(gòu)是： 拉環(huán)、拉桿、杠桿、閥蓋、閥座、下殼和重錘 。由于重錘的存在，爐頂放散閥安裝在高爐上很是笨重，而且可能會有危險發(fā)生。因此，無配重爐頂放散閥正被國內(nèi)閥門行業(yè)所研究和廣泛應(yīng)用。無配重爐頂放散閥主要結(jié)構(gòu)是： .液壓驅(qū)動裝置、機體、小支 座、小轉(zhuǎn)臂、連接板、大支座、大轉(zhuǎn)臂、閥蓋、下殼、中殼、閥座。在設(shè)計具體的某一種閥門時應(yīng)遵循必要的設(shè)計流程。首先，應(yīng)認真研究閥門的詳細結(jié)構(gòu)，通過相關(guān)資料確定具體數(shù)據(jù)；其次，根據(jù)預(yù)定的功能試制有關(guān)的部件；然后，幾個部件裝配成一個組件并檢查是否滿足要求，若滿足則進行下一部件的設(shè)計，如不滿足要求則要返回上一步驟修改設(shè)計方案。如此往復，最后形成一個閥門的成體。在閥門的實體設(shè)計中，一定會用到 CAD 相關(guān)軟件，例如 UG 等。 UG 是個功 能強大的軟件，它提供了產(chǎn)品設(shè)計所需的各種功能。例如三維實體造型、 裝配序列仿真、運動仿真、爆炸視圖、導出工程圖、可靠性分析等等。本文主要針對閥門行業(yè)的現(xiàn)狀，以爐頂放散閥為例介紹了其發(fā)展前景并利用 UG 軟件對其進行了產(chǎn)品設(shè)計。 閥門及爐頂放散閥概述 閥門是 流體輸送 系統(tǒng) 之 中 的 控制部件，它 們 是用來改變通路斷面和介質(zhì)流動方向 的部件 ，具有導流、截止、 節(jié)流 、分流 和 溢流 、 卸壓等功能。用于流體控制 閥門，從最簡單的 截止閥 到復雜的 自控系統(tǒng) 中所用的各 類 閥門，其品種 規(guī)格繁多， 各類 閥門的公稱通徑從極微小的儀表閥 門 大至 通徑達 10m 的工業(yè)管路用閥 門 。閥門可用于控制蒸汽、水、油品、 泥漿 、各種腐蝕性介質(zhì)、 氣體、 液態(tài)金屬和流體等各種類型流體地流動 ，閥門的工作壓力可從 到 1000MPa 的高壓，工作溫度從 300℃ 的 低溫到1430℃ 的高溫。閥門的控制可采用多種傳動方式， 如電動、液動、 手動 、 渦輪 、電磁動、 電磁 液動、電液動 等；可以在壓力、 溫度 和 其它形式傳感信號的作用下， 按 照 預(yù)定要求動作， 和 不依 傳感信號而進行 開啟 和 關(guān)閉，閥門依靠驅(qū)動 和 自動機構(gòu)使啟閉件作滑移 、旋擺 升降 、 回轉(zhuǎn)運動， 從而改變流道面積 從而 實現(xiàn)其控制功能。 爐頂放散閥是本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 2 頁 共 40 頁 冶金高爐 上應(yīng)用的閥門，其作用是保證爐內(nèi)壓力保持在正常工作范圍 壓力 內(nèi)，并在高爐修風時將煤氣排放出高爐，以此來保證安全生產(chǎn)。 閥門業(yè) 的發(fā)展 自從 改革開放以來 ， 隨著各 行業(yè)的發(fā)展 ， 生產(chǎn)廠家迅 速增加 ， 閥門也得到了快速發(fā)展 ， 閥門產(chǎn)量大幅 增加 ， 生產(chǎn)水平有了較大提高 ， 閥門市場的成套率、和成套能力都有了較大的提高。僅浙江 從改革開放初期的 幾家 ， 發(fā)展到目前的兩千多家閥門企業(yè) ， 收入 300 多億元。在浙江的杭州 、 臺州、 寧波 ， 江蘇 常州、蘇州、 上海 、 鹽城 ， 西南地區(qū) 成都 ， 西北 蘭州 ， 安徽等地 ， 借助地區(qū)優(yōu)勢和國內(nèi)外大型企業(yè)的投資 ， 逐步形成了完整的閥門制造生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈。生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈 的 形成有利于閥門行業(yè)進行生產(chǎn)、 成本 控制 ， 使閥門行業(yè) 規(guī)?；?專業(yè)化、精品化。 總體上看 ， 我國閥門技術(shù)有了很大 進步 ， 目前已能 生產(chǎn)、 設(shè)計、檢測十幾大類、40000 多個規(guī)格的閥門產(chǎn)品 、 3000 多個型號。十 .一五期間 ， 我國閥門行業(yè)研制了旋轉(zhuǎn)閥、固體物料氣力輸送用閥 、新一代高性能雙向密封的 偏心復合圈金屬密封蝶閥、 蝶閥、軟硬密封 真空電磁閥和耐壓閥、 鑲嵌耐磨陶瓷密封的閘閥、球閥、調(diào)節(jié)閥。此外還開發(fā)生產(chǎn) 高溫高壓 Y 型波紋管截止閥、波紋管氯氣閥、亞臨界和超臨界 高壓截止閥、生物抗菌隔膜閥等。某 些企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品還填補了國內(nèi)空白 ， 獲得了國家 的 專利。例如杭州惠閥門有限公司研發(fā)的超臨界機組配套使用的一種高溫高壓減溫減壓裝置 (閥 )及一種高性能安全閥等在 20xx 年分別獲得國家專利 ； 浙江高 壓閥門有限公司研制成功我國首臺大風洞排氣節(jié)流調(diào)壓閥 ； 國內(nèi)冶金閥門龍頭企業(yè)秦冶重工獲得 八項閥門專利的節(jié)能節(jié)水型熱風閥 ； 這些產(chǎn)品的研發(fā)標志著我國閥 門技術(shù) 水平有了很大的提高。然而國內(nèi)閥門技術(shù) 水平與世界發(fā)達國家相比還有一定差距。大部分國內(nèi)企業(yè)只 生產(chǎn)技術(shù)含量低、附加值少的產(chǎn)品 ， 新產(chǎn)品開發(fā) 只是在原有產(chǎn)品上作些改進 和 者直接 借鑒國外同類產(chǎn)品。企業(yè)缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán) 核心技術(shù) ， 缺乏具有國際競爭力 高端產(chǎn)品。 60 萬千瓦以上火電機組配套高溫高壓閥門、核電閥門、一些 行業(yè)配套的特殊閥門、高參 高 性能安全閥等產(chǎn)品主要依賴進口。閥門企業(yè) 研發(fā)動力不強 ， 對新產(chǎn)品研發(fā) 重視 不足 ， 閥門研發(fā)主要還是依靠 各研究機構(gòu)。 閥門的驅(qū)動方式 (1) 電力驅(qū)動閥門 電力驅(qū) 動閥門是常用 驅(qū)動方式的閥門，通常稱 驅(qū)動裝置形式的驅(qū)動為閥門電動裝置，閥門電動裝置特點如下：啟閉迅速，可以 一定程度 縮短啟閉閥門所需時間；可以大大減輕操作人員 勞動強度， 非常 適用于高壓、大口徑閥門；適用于安裝在不能手動操作和 難于接近的位置，易實現(xiàn)遠距離操縱，而且安裝高度不受限制；有利 整個系統(tǒng)的自動化 設(shè)計 ；電源比氣源容易獲得，其電線的維護也比壓縮空氣簡單得多。閥門電動 裝置的缺點是構(gòu)造 的 復雜 性 ，在潮濕的地方使用 較 為困難，用于易爆介質(zhì) 的時候 ，需要采用隔爆措施。閥門電動裝置一般由傳動機構(gòu)、 轉(zhuǎn)矩限制機構(gòu)、 電動機、行程控制機構(gòu)、手動本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 3 頁 共 40 頁 電動切換機構(gòu)、開度指示器 組成。 (2) 氣動和液動閥門 氣動閥門和液動是以一定壓力空氣、水 和 油為動力源 ， 利用氣缸和活塞的運動來驅(qū)動閥門的，一般氣動的空氣壓力 應(yīng)該是 小于 ， 液動的水壓 和 油壓為 至25MPa。如用于驅(qū)動隔膜閥；回轉(zhuǎn)型氣用于驅(qū)動球閥、蝶閥 和 旋塞閥。液動裝置的驅(qū)動力大，適用于驅(qū)動大口徑閥。如用于驅(qū)動旋塞閥、球閥和蝶閥時，須將活塞 的往復運動轉(zhuǎn)換面回轉(zhuǎn)運動。除了采用氣缸 和 液壓缸的活塞來驅(qū)動外，還有采用氣動薄膜驅(qū)動 ，因其行程和驅(qū)動力較小，故主要用于調(diào)節(jié)閥 門 。 (3) 手動閥門 手動閥門是最基本的驅(qū)動方式的閥門。它包括用手輪、手柄 和 板手直接驅(qū)動和通過傳動機構(gòu)進行驅(qū)動兩種 形式 。當閥門的啟力矩 大時，可通過齒輪 和蝸輪傳動進行驅(qū)動，以達到省略 目的。齒輪傳動分直齒圓柱齒輪傳動和錐齒傳動。齒輪傳動減速比 較 小，適用于閘閥和截止閥，蝸輪傳動減速比較大，適用于旋塞閃、球閥和蝶閥 等 。 爐頂放散閥 爐頂放散閥是冶金高爐上的一種閥門，其功能是保證爐內(nèi)壓力 保持在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，并且在高爐煤氣修風時將煤氣排放出高爐。放散閥又分為有配重爐頂放散閥和無配重爐頂放散閥。 傳統(tǒng)重錘杠桿式結(jié)構(gòu)爐頂放散閥，主要有拉環(huán)、拉桿、杠桿、閥蓋、閥座、下殼和重錘組成 ，因為有配重爐頂放散閥有笨重的配重，在高爐上工作風險比較大，所以現(xiàn)在冶金業(yè)廣泛應(yīng)用無配重爐頂放散閥門。我國也正結(jié)合國外先進技術(shù)大力發(fā)展無配重爐頂放散閥門。無配重 爐頂放散閥由閥座、閥蓋、下殼、中殼、拉桿等零