毕业设计（论文）PPT答辩-炼钢转炉专用气动蝶阀的结构设计.ppt

各位老师好,炼钢转炉专用气动蝶阀设计,班 级：10机制一班 姓 名： 指导教师：,摘要,设计的气动蝶阀主要用于钢铁厂转炉及其他工业的除尘输送系统中，是主要以空气为传动介质的控制调节装置。因此，论文在碟阀的密封性及耐磨性等问题上进行了深入的分析和设计上的考虑。 本论文还详细介绍了蝶阀的整体结构设计和关键的零件的设计和计算 主要零件的设计计算、主要零件的设计方法和设计步骤等。设计的蝶阀采用气压驱动装置，其原理是利用压缩空气驱动活塞向两个方向运动，活塞的行程可以根据实际需要进行选择及确定。 本文还阀门的安装、保养及使用进行介绍 关键词：蝶阀;三偏心;气压系统、维护,2、三偏心蝶阀的结构设计及分析,2.1蝶阀的概况及优点分析 蝶阀是指关闭件（阀瓣或蝶板）为圆盘，围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的一种阀，在管道上主要起切断和节流用。 体积小，重量轻。与相同压力级和同样口径的别的阀相比，它均可减轻约3050% 结构简单，开闭迅速，蝶阀的零件少，结构紧凑，开闭只需将阀瓣旋转90即可 调节和密封性能好。蝶阀可以实现分级控制流量，调节性能较好； 流体和操作力矩小。根据对蝶阀所作的流组试验证明，蝶阀的流组小于截止等类型的阀门。操作力矩小是由于阀瓣处于近似平衡状态，这样就可以用较小的力矩实现阀门的启闭。,2.2蝶阀结构分析,蝶阀的三偏心结构见下图，即在双偏心蝶阀的基础再增加一个倾角，经过最优化设计使密封副的摩擦力进一步下降，由于采用面密封的结构使接触应力分布均匀，密封更加可靠。 蝶阀的三偏心是指： 第一个偏心是指蝶板的回转中心h相对于蝶板中心在轴向存在偏心距c; 第二个偏心是指蝶板的回转中心h相对于蝶板中心在径向存在偏心距e; 第三个偏心是指蝶板锥面轴线与阀体通道轴线成一个角度，即角偏心,2.3阀体的结构设计及分析,阀体设计的基本内容如下： a.确定阀体材料 根据工作介质的性质确定合适材料，保证材料具有足够的耐蚀性，并具有可靠的强度和 刚度。 在阀体方面我选用球墨铸铁qt400，它有足够的强度、刚度和耐腐蚀性，满 足设计材料的要求。 b.公称压力的确定 根据参考资料，查得应用场景的介质温度介于0120之间，由于给定的温度不超过 120，所以应该采用t=120，相应的工作压力由表内查得其位于1kgf/cm2和2.5 kgf/cm2 之间，因为第一个压力1 kgf/cm2低于实际给定值，所以不能满足给定的条件。再查标准表 120下的工作压力为2.5 kgf/cm2，相应的公称压力是2.5 kgf/cm2，这个公称压力就做为 设计的依据。 c.法兰尺寸及类型的选择 根据参考文献，由公称通径dn=100mm，公称压力pg=2.5kgf/cm2,可以确定蝶阀的法兰尺 寸及类型，该类型为：铸铁双法兰连接,2.4阀体最小允许壁厚的设计计算,阀体材料球墨铸铁 公称压力pg2.5mpa 公称通径dn1100mm 式中：t=b=50mpa,dn=100mm,pg=2.5kgf/cm2 根据上面已知数据可以选择相应的计算阀体壁厚的公式： t 由参考文献得关于p的计算公式为：p=0.004q/at （1-2） 式中 q为介质的流量，m3/h, a为管道截面积，m2 t为关闭时间，s, 给定流速为 v=1m/s,关阀时间为t=2s，将数据代入公式（1-2）得： p=0.00324kgf/cm2 将给定数据和计算的数据代入公式（1-1）得：t12.374mm,圆整后取t=15mm。,2.5密封件的选择,密封设计中的几个问题 a密封用材料 b加工工艺 c摩擦、磨损与润滑 由于三偏心蝶阀在密封时，密封面间有相对的滑动，故密封 面材料选为奥式体不锈钢，其材料的特点是：耐蚀性，耐化 学性和耐热性能高，低温韧性高，强度中等至高，刚性良 好，成形加工性极好，无磁性，可焊性良好； 缺点是： 价格比较贵。 在设计过程中，综合考虑实际因素，因为o型密封圈工作可 靠，静摩擦因数大，故阀体与左右阀体间的密封采用o形密 封圈。,2.6碟板的设计计算,1.蝶板大端的直径d的确定 由查表可知，公称通径为100mm时，d=94mm 2.蝶板中性面的长短半径确定 a=a0- tan2a b=a0 - 得2a0=94，得a0=47mm厚度e=10mm根据公式可得 a=45.56mm b=43.89mm式中 a蝶板中性面的长半轴b蝶板中性面的短半轴 3.蝶阀的轴向和径向偏心距的选择 径向偏心距：0ea/2 轴向偏心距：5c32.8 三偏心蝶阀的轴向偏心距和径向偏心距以及阀杆直径取值分别为： c=20mm e=8mm d=24mm 4.三偏心蝶阀力矩的计算 轴承摩擦力矩：mc= dn2pf1d 式中dn为蝶阀的公称通径，dn=100mm p为阀体压力升值，p=0.002kgf/cm2 f1 为轴承摩擦系数，取值为1 将数据代入公式中，可得：mc=0.046nm,2.7支架的选择,根据阀杆螺母与支架的不同安装方式，支架可分为： a.阀杆螺母式支架 主要用于手轮操作的阀门 b.立柱横梁式支架 主要用于小口径阀门或低压阀门 c.法兰连接式支架 主要用于安装各种操纵机构的大口径阀门 我选用第三种支架法兰连接式支架，因为支架不仅起着支撑作用还起着连接作用。它是连接气缸和阀体的过渡零件,2.8轴承的选择,1）轴承分类介绍 滚动轴承可以概括的分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承三大类 2）阀轴所受的径向载荷 3）滚动轴承的设计计算,3.传动方案的设计及分析,3.1气动装置优缺点分析 气压传动的优点： 1 以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方 与液压传动相比不必设置回收油的油箱和管道。 2.因空气的粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其损失也很小，所以便于集供气、远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境。 3.与液压传动相比，气动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质等问题。 4.工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中，比液压、电子、电气控制优越。 5.成本低、过载能自动保护。 6.利用空气的可压缩性，可储存能量，实现集中供气。可短时间释放能量，以获得间歇运动的高速响应。可实现缓冲。对冲击载荷和过载荷有较强的适应能力。在一定条件下，可使气动装置有自保能力。,气压传动的缺点 ： 由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差。 因工作压力低（一般为0.31.0mpa），又因结构尺寸不宜过大，总输出力不大于10 40kn。 噪声较大，在高速排气时要加消声器。 气动装置中的气信号传递在声速以内不电子及光速慢，因此，气动控制系统不宜用 于元件级数过多的复杂回路。,3.2驱动汽缸的选定,阀门气缸装置按其结构特点分为三种：薄膜式气动装置、气缸式气动装置（有单气缸气动装置和双气缸气动装置之分）、摆动式气动装置。 它们三种各自的特点： 薄膜式：行程短，40mm，结构紧凑、灵活，无手动机构。 气缸式：行程长，必要时须加缓冲机构，出力不够采用双气缸机构，有手动和手气动切换结构。 摆动式：结构简单，成本低，往复运动直接变成旋转运动。 因设计的三偏心蝶阀有很多种规格，每种规格所用气缸的行程长短不同，因此选用的是双作用式普通单气缸气动装置。,3.3气缸的主要参数计算,气缸缸径的确定 活塞杆上的推力f1 f1=/4d2p 活塞杆上的拉力f2 f2=/4（d2-d2）p 式中 d气缸直径（mm）; d活塞杆直径 (mm); p气缸工作压力(mpa);载荷率 取气缸工作压力0.6mpa，活塞杆直径d=24mm. 当活塞杆上的推力和拉力f1和f2分别为：4505.6 n，4653.2n，再由上面的和两式可求得气缸直径d 当推力作功时: d2=4f1/(p)=44505.6/（3.140.60.7）=13665.6mm 即d=116.9 mm 当拉力作功时： d2=4f1/(p)+d2=44653.2/（3.140.60.7）+242= 14689.4mm 即d=121.2 mm 在实际选用中气缸缸径选用