氣動(dòng)三偏心蝶閥的結(jié)構(gòu)分析、性能分析、受力分析
2020-12-21
自從氣動(dòng)三偏心蝶閥面世已經(jīng)有60多年了，這60多年也在不斷的發(fā)展，使用蝶閥的應(yīng)用橫跨了多個(gè)行業(yè)。原來蝶閥只用于水介質(zhì)的截?cái)嗪吐?lián)通，三偏心的設(shè)計(jì)增強(qiáng)蝶閥的功能，已經(jīng)成為工業(yè)工業(yè)管道設(shè)備中，關(guān)鍵工藝環(huán)境zui惡劣的條件下性能zhuo越的之一。
三偏心蝶板結(jié)構(gòu)分析：
在工況下,介質(zhì)壓力以及閥桿施加的閉合扭矩對蝶板共同作用,蝶板邊緣密封面的支持使蝶板受力達(dá)到平衡,閥桿對蝶板也有支撐作用,能抵消一部分介質(zhì)的壓力。三偏心蝶閥中的介質(zhì)流向分為正流和逆流,介質(zhì)逆流時(shí),介質(zhì)壓力與閥桿的扭矩會(huì)相互削弱,使得蝶板的受力減小;而當(dāng)介質(zhì)正流時(shí)(沿x軸的正方向 ), 介質(zhì)壓力與閥桿的扭矩會(huì)相互疊加,增大了蝶板的受力。所以,應(yīng)取介質(zhì)正流時(shí)的工況,對蝶板進(jìn)行分析。
三偏心蝶閥蝶板性能分析：
三偏心蝶閥蝶板的空間結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,蝶板的力及位移分布情況直接影響到蝶閥的密封以及的啟閉。如果蝶板的變形不合理,則會(huì)直接影響的密封效果,導(dǎo)致泄露,還有可能發(fā)生自鎖等情況。
三偏心蝶閥的密封副通常為斜錐面,其結(jié)構(gòu)所示。蝶板為斜切圓錐所得,O點(diǎn)為參照坐標(biāo)系原點(diǎn),O′點(diǎn)為偏心蝶板回轉(zhuǎn)中心,圓錐半角為β,三個(gè)偏心分別為:圓錐軸線x′與流道中心線x的角度偏心α、偏心蝶板回轉(zhuǎn)中心O′與流道中心線x軸的徑向偏心α以及偏心蝶板回轉(zhuǎn).中心O′與蝶板中面的軸向偏心e。角度γ為蝶板密封面與流道中心線x軸的夾角,該角度沿著密封面旋轉(zhuǎn)的方位不斷變化,在圖中蝶板上下兩端的γ角分別為γ1和γ2。
三偏心蝶板受力分析：
在正流狀態(tài)下,蝶板受介質(zhì)力、閥桿作用力及密封面支撐力的共同作用。蝶板邊緣的支持力與形變分布直接影響蝶板密封和啟閉性能,所以將對蝶板的力學(xué)模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕?對蝶板邊緣進(jìn)行重點(diǎn)分析。如圖2所示,蝶板橢圓繞回轉(zhuǎn)中心y′軸旋轉(zhuǎn),受介質(zhì)壓力和閥桿扭矩的共同作用,與密封面(簡化為橢圓線)的支撐力達(dá)到平衡。閥桿與蝶板連接部位取在離密封面較遠(yuǎn)的中心部位,使其對密封面的剛度影響減小。蝶板連接部位的受力可以忽略,重點(diǎn)研究橢圓面上的介質(zhì)壓力與閥桿扭矩的疊加,對作用在密封面上壓力的影響。
三偏心蝶板為板狀結(jié)構(gòu),對其中間部位可按照平板問題進(jìn)行分析。但蝶板邊緣空間結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,邊緣上的應(yīng)力和變形分布對蝶閥的性能影響很大,密封面的貼合程度,啟閉時(shí)是否順利都與蝶板邊緣的力位移分布有關(guān)系。本文以蝶板邊緣為分析的重點(diǎn),對蝶板的荷載情況進(jìn)行了推導(dǎo)和計(jì)算。
