【正文】 ........................................................... 9 、連接形式、結(jié)構(gòu)長度和材料的確定 ....................... 9 ................................................... 10 閥體法蘭設(shè)計(jì) .................................................... 10 閥體法蘭校核 .................................................... 11 閥桿的設(shè)計(jì)和校核 ..................................................... 14 閥桿材料選擇 .................................................... 14 閥桿填料的選擇、填料摩擦力及摩擦轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 ....................... 15 閥桿強(qiáng)度的計(jì)算 .................................................. 16 閥桿連接件的強(qiáng)度計(jì)算 ................................................. 18 球體的設(shè)計(jì)和校核 ..................................................... 20 球閥的閥座設(shè)計(jì) ...................................................... 21 省力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和校核 ................................................ 22 .................................................. 23 .............................................. 23 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 ANSYS軟件分析 ..................................................... 24 ................................................ 24 模型的導(dǎo)入和分析 ..................................................... 26 模型的簡化、導(dǎo)入和分析準(zhǔn)備 ....................................... 26 模型的材料定義 .................................................. 27 模型的加載和邊界條件的確定 ....................................... 28 模型的加載后分析結(jié)果 ............................................. 29 ANSYS結(jié)果分析 ................................................... 33 結(jié) 論 ............................................................. 34 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................................... 35 致謝 ............................................................................................................................................................... 36 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘要 本文根據(jù)已知的球閥設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對 DN為 250mm，設(shè)計(jì)壓力為 2Mpa的球閥進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括了材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核等，在結(jié)構(gòu)和材料方面在滿足強(qiáng)度的前提下，盡量降低結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，以更小的消耗、更簡單的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)成品的設(shè)計(jì)優(yōu)化，同時(shí)對球閥的主要部件進(jìn)行應(yīng)力的軟件分析。省力機(jī)構(gòu)作為設(shè)計(jì)任務(wù)的一部分，我們需要根據(jù)球閥的特點(diǎn)來選擇合適的機(jī)構(gòu)。 關(guān)鍵詞： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核、應(yīng)力分析、省力機(jī)構(gòu) 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract This article according to the known ball valve design experience to DN is 250mm, the design pressure is the 2Mpa ball valve carries on the design, mainly has included the choice of material, the structural design and the intensity examination and so on。s major ponent the software analysis. The province strength anization does for a task of design part, we need to choose the appropriate anization according to ball valve39。s standard frame39。s structural style and province strength opening way, this will have certain reference value to the later design and research similar ball valve. Key words： Structural design, intensity examination, stress analysis and reducing effort anization 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒 論 球閥是上世紀(jì) 50年代問世的一種新型閥門。早在 19 世紀(jì) 80 年代美國就開始設(shè)計(jì)球閥，但是當(dāng)時(shí)缺乏適當(dāng)?shù)拿芊獠牧?，限制了求法的發(fā)展， 使它未能成為一種正式工業(yè)產(chǎn)品。 球閥是上世紀(jì) 50年代問世的一種新型閥門。目前球閥最大公稱通徑已達(dá) 3050mm，這是美國 EscherWyss 公司為田納西州的一個(gè)泵站所提供的四臺球閥，用作透平機(jī)出口的切斷閥，設(shè)計(jì)壓力為 。 球閥不僅在一般工業(yè)管道上得到了廣泛應(yīng)用，而且在核工業(yè)、宇航工業(yè)的液氧與液輕輸送管線上普遍采用。其特點(diǎn)是：耐腐蝕、重量輕、成本低。 同時(shí)隨著時(shí)代的發(fā)展，進(jìn)入 21 世紀(jì)以后，生產(chǎn)和制造技術(shù)有了顯著優(yōu)化提高，同時(shí)， 技術(shù)人員大都通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)和控制優(yōu)化，在很大程度上提高了設(shè)計(jì)速度和更新周期。 美國是全球最大的閥門供應(yīng)商，其閥門協(xié)會有超過 110家企業(yè)，年產(chǎn)值超過武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 40億美元。 德國在二戰(zhàn)之后迅速恢復(fù)經(jīng)濟(jì)，其產(chǎn)品通過優(yōu)良的質(zhì)量迅速占領(lǐng)市場。 日本作為世界第二經(jīng)濟(jì)體，其閥類產(chǎn)品由于價(jià)格適中，質(zhì)量較好，迅速占領(lǐng)了中國中低端市場。 、方法和目標(biāo) 球閥作為新型的閥門品種之一，關(guān)于球閥的設(shè)計(jì)方案十分稀少，本文的主要研究內(nèi)容包括對球閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本課題主要以 DN 為 250mm， P 為 2Mpa的球閥，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)度校核，以及關(guān)鍵零部件的分析，同時(shí)進(jìn)行三維建模。 （ 2）建立球閥的三維模型 通過 soliderworks 三維軟件對球閥零件進(jìn)行實(shí)體建模，并進(jìn)行裝配。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 2 球閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 、作用原理、特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)分類 球閥的構(gòu)成 圖 21 手動浮動球球閥結(jié)構(gòu) 1— 閥體 2— 閥座 3— 球體 4— 閥桿 5— 手柄 球閥主要由閥體、球體、閥桿、閥芯、閥座和省力機(jī)構(gòu)等幾部分主要零件構(gòu)成。圖 21 為球閥結(jié)構(gòu)圖 。因此，球閥的作用原理很簡單：借助驅(qū)動裝置的在閥桿端施加一定的轉(zhuǎn)矩并傳遞給球體，使它旋轉(zhuǎn) 90176。 球閥 的特點(diǎn) 球閥的主要特點(diǎn)如下：流體阻力小、開關(guān)迅速、方便、密封性好、壽命長、武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 可靠性高，而且閥體內(nèi)通道平整光滑適于輸送粘性流體，漿液，以及固體顆粒。 1. 按球體的支撐方式 分類 按球體的支撐方式，球閥可分為浮動球球閥和固定球球閥兩大類。而固定球閥的轉(zhuǎn)矩小，閥座形變小，密封性能穩(wěn)定，使用壽命長，適用于高壓、大通徑場合。本次球閥設(shè)計(jì)選用了側(cè)裝法蘭連接二分體式球閥，其特點(diǎn)是將閥體沿與閥門通道軸線相垂直的截面分為不對稱的左右兩半，球體從截分面孔道裝入，左、右兩半閥體用法蘭連接的球閥。其選用在閥體設(shè)計(jì)中有詳細(xì)說明。球體半徑一般按 R=? ?~ d計(jì)算。 由上面可知可取球體直徑 D=380mm， 2802 ?D mm。 由于流體壓力或附加外力的作用，在球體與 閥座之間產(chǎn)生壓緊力，于是 必需比壓式球閥設(shè)計(jì)中最基本的參數(shù)之一，它直接影響球閥的性能及結(jié)構(gòu)尺寸。 b 將在下面中計(jì)算得出。本此設(shè)計(jì)球閥通過查詢《球閥設(shè)計(jì)與選用》密封面材料許用比壓表可知，選取尼龍 ??q =30Mpa。選擇比壓比應(yīng)是密封可靠、壽命長和結(jié)構(gòu)緊湊。 RLLRK 2 21 c o s ???? ； 圖 22 比壓計(jì)算圖 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 21,LL — 球體中心線執(zhí)法作兩段面的距離（ mm） ， 442121 DRL ??。 整理可得 : ）π （ 2122 4 DD Qq ? （ 26） 由于球閥的密封力還未計(jì)算故需計(jì)算完，故在下節(jié)給出設(shè)計(jì)比壓的計(jì)算結(jié)果。 可得 1Q =，故 Q=。 Mm 和 uM 的計(jì)算見 。武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 23 球體摩擦半徑計(jì)算 則Tm QRM ?? ?c os2 )c os1( ??= 63 )( xxxxx ??（ N*mm） 閥體設(shè)計(jì) 閥體結(jié)構(gòu)形式、連接形式、結(jié)構(gòu) 長度和材料的確定 、連接形式和結(jié)構(gòu)長度，根據(jù)適用場合不同和通徑大小，常見閥體結(jié)構(gòu)有以下幾種： （ 1）整體式閥體： DN50mm （ 2）二分體式：閥體有左右兩部分組成，通過螺栓將這兩部分連接成一體。 通過老師給的設(shè)計(jì)條件，閥體的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)當(dāng)選二分體式。 由結(jié)構(gòu)形式的確定中可知，閥體連接選擇法蘭連接。結(jié)構(gòu)長度是指閥體通道武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 終端垂直于閥門軸線的兩個(gè)平行平面之間的距離。 2mm。 閥體壁厚的確定 球閥閥體常用整體鑄、鍛或者棒材加工而成。計(jì)算公式如下： CbSSb ?? 39。 ?? ? (mm) (215)式中 D— 球閥內(nèi)墻的最大直徑（ mm） Sb— 考慮附加余量的壁厚（ mm） bS39。 =21mm，由 bS 39。故閥體壁厚為 22mm。此外，螺栓還承受球體