CAD在三偏心蝶阀三维设计中的应用VIP

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 文章编号: 100225855(2010) 0120037203 作者简介:刘铁星(1984 - ) ,男,湖南娄底人,从事蝶阀设计工作。 CAD在三偏心蝶阀三维设计中的应用 刘铁星 (苏州纽威阀门集团有限公司,江苏 苏州215129) 摘要 运用CAD软件展现了三偏心蝶阀的干涉情况,通过干涉分析得出了不同偏心量与干 涉值之间的曲线关系,总结了偏心量变化对干涉的影响规律。 关键词 三偏心蝶阀;干涉;偏心量; CAD 中图分类号:TH134 文献标识码:A Application of CAD in triple eccentric butterfly valve 3D design L IU Tie2xing (NEWA Y VALV E (Suzhou) Co. , L td, Suzhou215129, China) Abstract:This article unfolds the interference condition of triple eccentric butterfly valve by using of CAD softw are. A ccording to the interference analysis, it obtains the curves am ong different eccentric a2 m ount and interference values. A nd finally it summ arizes the general principles of interference phenom2 enon caused by the eccentric am ount changes. Key words:triple eccentric butterfly valve; interference; eccentric am ount; CAD 1 概述 三偏心蝶阀以结构长度短、 占用空间小、 开关速 度快、 制造成本低以及密封性能好等特点在石油、 化 工、 空分和冶金等领域得到广泛的应用,但是由于三 偏心蝶阀密封面为斜锥面,蝶板在开关过程中可能 和阀体密封面产生干涉,影响蝶板密封面与阀座密 封面的紧密贴合,从而出现泄漏点。本文介绍了 CAD软件在三偏心蝶阀三维干涉分析中的应用,以 及偏心量对干涉的影响。 2 结构设计 以美标42in1(1500mm) - 150LB蝶阀为例(图 1) ,蝶板在合理布置加强筋以及通过受力分析的情 况下,确定了合理厚度,这样阀杆中心与密封面中心 的距离即轴向偏心距b可以大致确定一个最小值。 为减小蝶阀的开启扭矩以及增加蝶阀反向打压的能 力,应该在允许的范围内减小径向偏心a值。在设 计时可以初定一个a值。蝶阀的密封面锥角 与所 选的密封材料的摩擦系数 有关,以保证阀门在关 闭位置时实现自锁,根据机械原理可知tg=,对于 金属硬密封蝶阀密封面, 18。根据三个偏心量 的初设值对三偏心蝶阀进行干涉分析,从而实现各 个偏心量的优化选择。 3 干涉分析 311 阀座密封面的CAD三维建模 732010年第1期 阀 门 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 由于阀座密封面的三维模型是一个正圆锥开启 /2角时得到的一个斜锥体,所以只要通过 角的 角平分线进行旋转就可以得到密封面的三维模型 (图 2) 。运用CAD的差集命令把密封面以外的区 域切除掉,得到的就是三偏心蝶阀阀座上的完整密 封面(图 3) 。 图3 阀座密封面 312 蝶板密封面的三维建模 三偏心蝶阀蝶板密封面也是由相同的一个正圆 锥旋转/2角后切除得到的,不同的是蝶板密封面 比阀座密封面薄(图 4) 。 图4 蝶板密封面 313 分析 两个密封面的三维模型建好之后,将它们的回 转中心即阀杆中心重合,可以得到一对处处贴合的 密封副。由于三偏心蝶阀是以蝶板回转90 实现阀 门的开关的,所以通过转动蝶板架,检查蝶板架在转 动过程中0 90 范围内蝶板密封面与阀座密封面 的干涉情况。利用CAD的阵列命令,以蝶板架的回 转中心在90 范围内对蝶板密封面进行90个数量 的阵列,也就是每开启一个角度就有一个蝶板架的 实体,于是可以分析在开启某一角度时出现干涉,或 者在开启某一角度时干涉消失。阵列之后运用 CAD软件中的干涉命令,自动分析干涉情况。通过 CAD中的查询密令,可以得到相互干涉实体的厚度 (表 1) 。 表1 不同开启角度下的干涉厚度 蝶板开启 角度() 干涉厚度 (mm ) 蝶板开启 角度() 干涉厚度 (mm ) 蝶板开启 角度() 干涉厚度 (mm ) 10101122100104931190103194 20102049110104918200102828 30102809120104850210102436 40103423130104732220102020 50103911140104569230101583 60104289150104364240101125 70104570160104121250100648 80104764170103843260100153 90104882180103533270100000 通过数据可以得出干涉量与开启的角度成抛物 线变化,首先随着角度的增加干涉有增加的趋势, 过拐点后干涉量随开启角度的增加而减小。当干涉 不存在时,蝶板密封面完全脱离阀座密封面 1 (图5)。 图5 开启角度与干涉量关系曲线 4 偏心量对干涉的影响 411 径向偏心量a 通过设定不同的a值进行三维建模干涉分析。 以蝶板架开启2时的干涉量进行统计(表2)。 表2 开启2 时不同a值的干涉量 a (mm ) 23456789 干涉厚度(mm )01039090103288010266801020490101430010081201001940100000 通过以上数据可以得出,随着径向偏心量a值 的增加,其干涉量减小。根据图6所示曲线可知, 为了不产生干涉或者减小干涉,应该选择较大的径 向偏心量a值。但是径向偏心量a值对扭矩和反向 承压是不利的,所以综合考虑时要选择一个合理的 a值 2 。 412 轴向偏心b 在径向偏心不干涉的情况下,考虑到蝶板架的 图6 a值与干涉量的关系 83 阀 门 2010年第1期 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 最小厚度,通过设定不同的b值进行三维建模干涉分 析,以蝶板架开启2时的干涉量进行统计(表3)。 表3 开启2 时不同b值的干涉量 b(mm) 716967656361 干涉厚度(mm )0102049 0101426 0100880 0100411 0100019 0100000 图7 b值与干涉量的关系 通过以上数据可以得出,随着轴向偏心量b值 的 减小,干涉量呈直线下降(图7 ) , 因此轴向偏 心量b值一般在结构允许的情况下选尽可能小的 值 2。 5 结语 三偏心蝶阀的各个参数对密封的影响是相互关 联的,可以在一定的范围内变化,选择参数时主要 是综合考虑降低扭矩、实现密封、不产生干涉和更 好的反向承压能力等各个方面。三偏心蝶阀的各个 偏心参数的选择是一个比较繁琐的过程,工作量较 大,通过运用CAD的干涉分析方法既可以实现参 数的合理化选择,又可以进行快速