球阀设计翻译-分析和优化丁晴橡胶密封机理的球阀

1 分析和优化丁晴橡胶密封机理的球阀 械工程学系 ,釜山大学 ,警察 604国 2009年 3月 2日 ;接受收到 2009年 5月 30日 文摘 :提出一种方法来分析 与优化的球阀密封机理丁晴橡胶制成的(有限元法。这 因为它描述已被建议在类似应用场合。也就是说 ,国内丁腈橡胶密封进行了建模是不可压缩的 及这个假定的各向同性的流动。结果表明该结构的压力和接触压力 ,在接触表面国内丁腈橡胶密封机理表明 ,非常适合于密封后尺寸优化。 关键词 :丁晴橡胶 (弹性密封 ;有限元方法 ;接触压力 。 1介绍 使用丁晴橡胶 (阀门工业近年来增长。一个广泛一群球阀的密封工作为主要 /重要部件。对化学名称的丁二烯橡胶是腈产品丙烯腈然而 ,大多数都被称为 作为一种弹性体、 复本质上拆卸后在大小和形状从一个负载和大变形。因此 ,至今国内丁腈 橡胶磨损和撕裂电阻是很出色的。 许多应用 殊的力学性能 ;然而 ,另一方面 ,特别是非线性力学性能使分析国内丁腈橡胶是很困难的。它是必要的 ,以 考虑的非线性应力 在加法其 2 庞大的变形。在过去 ,一名伟大的球员交易的工作一直致力于这样不可压缩的 别是 ,有限元法是受欢迎的性能 ,探讨弹性材料当设计一个新的几何密封或分析 1现存第 5条 。它是非常有益的 ,以评估你的压力 接触压力和变形状态 ,在物体表面 上 ,摩擦力等等。 在这项研究中 ,它是集中在 设计一种新型的密封从现有的密封安装在球阀。这密封设计过程可划分为两个阶段。在舞台上 ,一个现有的拳头海豹是进行了考察了解应力和接触压力分布海豹。在第二阶段中 ,结果的基础上第一阶段 ,横截面上的密封结构进行优化 ,使接触压力分布均匀。为达此目的 ,飞机有限元模型 ,该模型把材料非线性和摩擦接触密封和球进帐户 ,研制成功。接触压力的密封接触面之间 ,和球 ,并举例说明了比较不同截面的性能验证是最好的一个。 2几何形状和材料特性 研究了在本研究的密封是一 种商业专为个人密封泄漏的安装 保护 球阀 ,直径 50毫米。图 1同时显示纤维横截面的三维模型和 3 / 4的密封。在实践中 ,密封装夹在阀门固定环和球的身体 ,有轻微的干涉配合 ,指定为 该材料的性能得到了国内丁腈橡胶的来源试验测试的样本。应力 518 是 ,因为它已经在历史上受欢迎的建模中弹性体。 性和不可压缩应力的基 3 础上 ,确定了引出了一个相关的应变能函数 W,可以包括两层、三层、五、 9个参数。 3数值模型 有限元模型 ,使用的密封建于 为了评估工作条件下 ,密封性能。在有限元模型被显示在图 2。一架飞机模型 ,研制出平面密封 6和接触单元的元素接触来模拟接触 169公章和阀球。这种阀门通过球的代表是僵化的元素 ,也就是说 ,有不变形进行了比较与初步形成。此外 ,轴向对称约束模型中考虑了为模拟真实的模型。 完整的工作条件 ,在正常运行过程分为三种类型 :安装在座椅预装干涉 配合 (A)、荷载工况的影响负荷条件下的流体压力 (B),和阀球的旋转或开放 (荷载工况 C)。一个实现了负载条件下 ,通过取代球和移动它反对海豹在切线方向和轴向方向由距离等于 建立了标称状态。荷载工况 荷条件 C,达到了旋转球在 但都没有做到充分的讨论 。 这项工作。负载条件下 ,应用增量为每个小载荷步 ,有助于鼓励解趋于一致。除此之外 ,也在考虑了边界条件下的摩擦接触面之间的密封和球。基于一些简单的测试方法之间及铸钢在国内丁腈橡胶 ,水润滑密封和球之间 的接触表面的摩擦系数 (f)个假定的一个固定的摩擦系数是一个简化对更多 如上所述 ,为代表的应变能函数根据 程。具两参数的选择及被选 ,因为它提供了足够的体能与试验曲线。这两个常量 ,10大的 ” ,是 87,计算了单轴拉伸及通过单轴压缩试验 ,分别 6。 而 泊松比被假设为台湾。 4分析现有的密封 印前做的优化几何有限元分析为基础 ,对现有密封进行了研究工作条件下的行为。 图 2和 3显示了下压力和接触压力分布的影响负荷条件和载荷条件下 A + B,分别。代表了板料的啮合 之前的形状负载条件下密封 ,并加以应用表明了坚实的飞机座位后的新形态变形。可以 得 出 ,负荷下在图 2一、最大应力状态标记为 中发生在内部的角落圈的密封 ,但部分在加载条件下 ,显现出 A + 这或许可能会因对应力集中在直角的角落。接触压力密封 /球界面是特别感兴趣的 ,的密封密封的效率和磨损直接依靠它直接。图 3显示了接触压力在荷载作用下的界面条件和载荷状态 A + B。从图可以看到它的最大值标记为 的发生靠近外眼角的部分 ,和密封不管分布非常相似 ,在它之下 ,条件。图展示了 接触压力沿密封 /球的界面。我们可以看出接触在中央部分的压力是很均匀 ,宜 ,但增加非常剧烈地在两侧部分 ,也就是说 ,这是压力分布是高度非齐次那里。同时 ,二者的最大值接触压力的两个条件下过度高流体压力(相比 ),减少相当于 也意味着该密封提供了一个很好的限制防止泄漏和磨损 ,易通过摩擦。 5优化 为起始数据 ,进行有限元分析的结果初始模型表明 ,现有的横截面具 5 有良好的防渗漏能力 ,但不利的地位因为材料的磨损 ,防止的过高接触压力。优化的目的是密封找到一个好的横截面所能提供的最好的漏的预防和材料间的平衡关系磨损。从这 个角度来说 ,防止泄漏在界面的接触压力应高达可能 ;然而 ,另一方面 ,一个小的过度接触压力不均匀压力 ” ,或者是非常非常好小区域 ,可以穿 /打破密封迅速和大量的。因此 ,有两个要求来做新型密封的设计。首先 ,最大接触压力 (。第二 ,接触压力应尽量均匀或均匀越好。 在完成优化这两个要求 ,一个两阶段法。首先 ,一个新的交叉部分设计了能满足第二次的死要求。在这个阶段 ,实际价值的联系压力并未考虑 ,也就是说 ,只是让接触压力分布均匀。在第二基于结果的阶段 ,在第一阶段 ,有一种轻微的干 涉配合调整 ,可使整个接触压力增加或减少到一个必要、合理水平。 阶段 ： 研究了四种新的理论模型在 第一舞台。这四个模型之间的别和初始模型是曲率的接触面是不同的。他们的观点的原理图 ,图中图那里的一个代表了初始模型具有相同的吗曲率像球、 B,是三种特殊板材和 图 5显示了在每个接触压力 相应的接口 ,从这个角度来说都是统一的分布、海豹 有更好的影响要比海豹 ,甚至有一些突然增加在一边分了密封 B,因为接触压力密封 只是发生在一个小的中央分。因此 ,曲率之间 更好。在 此基础上假设 ,采用实验设计法、优化率之间 获得的最后一次。 6 阶段 :得到了特别的离散点曲率时 ,分析该密封进行了第一。如左所示图 7(a),即使接触压力的分布情况是否一致 ,最大接触压力 于是 ,干涉配合已加以调整 ,以保第一要求。图 7(b),说明了接触压力沿着密封 /球界面增加之后 ,轴向方向的干涉 ,也就是说 ,总数是多少为 显示大约 65%界面接触压力有点高于流体压力 ,这意味着该密封设计可以作为最优密封。相比之下 ,在图 2的初几何描述 ,最后的几何学的密封的曲率变化只有接触表面的初始值 ,从产值 395 6结论 一种新的几何密封球阀的算 法。相比 ,优化初始密封密封经过有两个好处。第一 ,优化后的密封生产是恰当的工作时的接触压力下加载作为最初始的状况 ,而不是密封过量生产压力。第二 ,在界面的接触压力 比这更均匀的界面初始密封 ,有效地减少磨损。一句话 ,摩擦磨损最小化 ,同时优化密封维护密封效率。 该方法采用的模型 ,提出了 一种新的概念接触压力的均匀分布。这个概念是有助于减少磨损在先进的设计。特别是 ,有限元分析可以看出是一个可靠、方便的设计工具。 分析和设计了不考虑温度 效应和真正的耐久性条件。因此 ,在将来的工作是有必要的 ,它包括温度分析和疲劳分析。 承认这项工作是由技术中 心的支持高性能阀门从区域创新中心 (划部门的知识经济 (韩国。 7 参考 1,g 密封接触应力和它的作用 ,在扶轮唇密封设计 C/ / B - S,3日流体密封 ,1992年 ,科学出版社 ,北京 ,后果自负 :2139。 2中的一种 ,实戈 有限元分析的一个了本科以上C/ / 触发的 46位全国学术研讨会流体动力。密尔沃基雄鹿 :防火 ,1994年 99105. 3,M,g . C/ / H,9/10/1997在接触力学、计算力学的出版物。英国 :1995年 :29南安普顿 ,36。 4,l J1999,32(1):113。 5 米 , 高 沸 点 C,t 设 计 和 发 展 起 来 的J工程师 ,部分工程学刊 ,2002,26岁的摩擦学 (3):127138。欧洲有限公司 6件 :运用有限元分析软件 2007年欧洲有限公司。李编 )。铝 /反式。有色相遇了。 (中国9 009) 8 9 图 1截面三维模型 (a)和 (b)的球阀密封 10 图 2变形横截面应力和帮助 中的小应变分析在两种荷载工况下的荷载条件 :(