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ZSFZ 报警阀 设计

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ZSFZ湿式报警阀的设计,ZSFZ,报警阀,设计

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1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 300 MN模锻水压机主分配器阀体优化设计3黄长征1,周亮2,谭建平2(1.韶关学院 信息工程学院,广东 韶关 512005 ;2.中南大学 机电工程学院,湖南 长沙 410083)摘要:300 MN模锻水压机原主分配器阀体体积较大、 阀芯布置不合理、 工艺孔多。通过采用凸轮机构式分配阀芯开启方式,重新布置阀芯位置,优化设计了阀体内部结构。以阀体体积最小为优化目标,以阀体强度为主要约束条件,采用有限元方法,对阀体主要结构参数进行灵敏度分析,确定了优化设计变量,对阀体进行了优化设计。优化后阀体体积和工艺孔数量大幅度减少。关键词:水压机;分配器;阀体;优化设计;有限元中图分类号:TG137. 8+4 文献标识码:A 文章编号:1001 - 2354(2007)05 - 0024 - 04300 MN模锻水压机是亚洲目前最大的模锻液压机,主要生产大型航空航天锻件,是我国国防建设和重型装备工业的重要设备。主分配器是水压机操纵系统的重要组成部分,用于控制水压机工作缸、 提升缸、 平衡缸中工作液体的流量及流向,它的操作性能好坏直接影响到水压机的操纵性能。主分配器阀体是主分配器的关键部件,其强度和刚度好坏对水压机的正常运行及安全生产产生重要影响。同时原来阀体结构较为复杂,斜孔和工艺孔多,体积较大,材料和加工成本较高。所以在保证阀体强度和生产工艺要求的情况下,优化阀体内部结构和阀体体积具有非常重要的意义。文中对主分配器阀体进行了优化设计研究。1 优化内部结构原主分配器阀芯开启属 “水控水” 控制方式,采用 “机械大扳把+接力器” 方式,阀芯的布置和设计不便。原主分配器阀体结构如图1所示。根据生产实际要求,主分配器阀芯开启改用 “油缸+齿轮齿条+凸轮装置+转角位移检测装置” 方式,如图2所示。通过油缸驱动齿轮齿条装置,带动凸轮转动,推动阀杆升降,控制阀芯开启度,从而控制工作液体流量和流向,最终控制水压机各工作柱塞的动作,完成水压机各执行机构的动作。应用凸轮开启方式,可灵活布置阀芯位置,极为方便地设计阀体内部水路,减少或避免在阀体内开设斜孔和工艺孔,大幅度减少阀体体积和重量,降低设计加工成本。所以在保证分配器阀芯驱动方式、 开启图、 水路和强度等要求的基础上,首先优化其内部结构1。图1 优化前主分配器阀体图2 凸轮式分配器阀芯开启方式根据功能要求,重新布置阀芯位置,各阀芯与水压机管道连接关系保持不变。为便于加工,尽量将各工艺孔和连接孔设计为直孔,尽量避免斜孔。各阀芯布置如图3所示。优化设计前后阀体的工艺孔和斜孔数量比较如表1所示。由表1可知优化后阀体的工艺孔和斜孔数量大幅度减少。图3 优化后主分配器阀体表1 阀体优化前后工艺孔及斜孔数量对照表阀体优化前优化后相对变化率工艺孔数量86- 25 %斜孔数量51- 80 %2 优化阀体体积2. 1 建立有限元模型主分配器阀体有阀芯安装孔、 工艺孔、 连接法兰安装螺纹孔、 阀体安装螺纹孔等。在不影响计算精度的条件下,为提高计算速度,建立有限元模型时,忽略各种安装螺纹孔不予考虑,第24卷第5期2 0 0 7年5月机 械 设 计JOURNAL OF MACHINE DESIGNVol. 24No. 5May20073收稿日期:2006 - 09 - 04 ;修订日期:2006 - 10 - 19基金项目:国防科工委资助项目(科工计字2000(589)作者简介:黄长征(1970 - ) ,男,湖南耒阳人,博士研究生,广东韶关学院信息工程学院讲师,主要从事机电液集成控制理论与技术应用研究。 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 只考虑工艺孔和阀芯安装孔。阀体有限元模型实体单元采用solid92单元。阀体实体模型较复杂,求解规模大。阀体孔系纵横交错,不便于采用扫描或映射方式划分单元网格,所以采用自由方式划分单元网格。采用自下而上的建模方法建立有限元模型,选择合适的精度划分单元网格。阀体通过螺栓与支架固定。将有限元模型中阀体和支架相连接的底面分成几个面,然后约束这些面的所有自由度。外部管道的连接也会对阀体形成一定的约束,因阀体的法兰主要集中在阀体出水侧,所以在阀体出水侧y方向施加约束。阀体所受载荷主要有: (1)阀芯内水的压力; (2)阀芯开启与关闭时的液压冲击;(3)水压机工作时产生的动载荷。阀芯内的水来自于泵站,泵站的额定压力为32 MPa ,阀体载荷主要来自阀芯内高压水的压力。工作最高压力为45MPa。提升缸、 工作缸及平衡缸工作时因阀芯突然开启,会引起液压冲击,液压冲击为:p =c v(1)式中: 流体密度,kg/ m3;v 管中液体原来流速,m/ s;c 冲击波传播速度,m/ s,对于水,c =1 425 m/ s。水压机的运行参数如表2所示。表2水压机运行参数及液压冲击行程速度v1/ (mm/ s)液压冲击/MPa空程15010.0加压03013.3回程15014.4水压机各缸尺寸如表3所示。表3水压机各缸尺寸表工作缸提升缸平衡缸直径d1/mm1 030480400数量n844进入液压缸的水流总流量:Q = nv1d21/4(2)忽略系统泄漏,管道液体流速为:v2=4Qd22(3)式中:d2 管道内径。由式(1) 式(3)即得水压机各工况下的液压冲击,如表2所示。 但液压系统压力由负载决定,所以实际运行时液压缸内的压力不会突然增大到最大压力,即在最大压力下不会出现最大液压冲击。 图4图6分别是提升缸、 平衡缸和工作缸实测压力曲线图。 从图4可知,提升缸工作压力为15 MPa,在提升动作之初出现液压冲击,其压力为23 MPa,若因故障活动横梁提升不上去时,则各提升缸压力与泵站的相同,均为32 MPa。 由图5可知,平衡缸压力为30 MPa,受液压冲击影响比较小,其压力为32 MPa。 工作缸压力随加工件的变形抗力而变化,在高速压制时压力不会太高,只有当压制速度接近于零时压力才能增长到最大值。 工件变形是一个连续过程,加压时不会出现大的液压冲击,其最大压力取三级压力45 MPa。图4提升缸实测压力曲线图图5平衡缸实测压力曲线图图6工作缸实测压力曲线图水压机动载荷有振动、 水击、 机械配合部分间隙过大引起的撞击,以及操作机钳杆转动给与水压机的动载等。 对阀体造成影响的主要是液压冲击。 冷铁锻造或低温锻造时,以及模锻工艺中突然靠模时都会在工作缸中产生液体压力激增的水击现象。 该水压机因压制速度慢,所以动载荷不予考虑。综上所述,给阀体有限元模型施加的载荷是:直接与泵站相连的各个腔施加与泵站来水相同的压力32 MPa,与提升缸和平衡缸相连的各个腔施加32 MPa压力,与工作缸相连的各个腔施加变压器变压后的最大压力45 MPa。2.2分析优化变量的灵敏度影响阀体优化设计的变量很多,为减少计算工作量、 提高设计效率,优化设计时只考虑灵敏度较大的设计变量,不考虑灵敏度较小的设计变量。 所以必须进行优化变量的灵敏度分析,求得阀体体积随某一变量的改变程度,找出对阀体体积影响较大的优化变量。根据现场要求,优化设计的初始设计变量及其取值范围如表4所示。 各优化变量的坐标系如图3所示。 阀体设计主要考虑其应力大小,所以选取阀体所受应力作为状态变量。 阀体材料为35钢,屈服极限s为244 MPa,安全系数取1.8,则许用应力为135.6 MPa,状态变量m取135.6 MPa。采用参数化语言APDL编程,建立阀体优化模型,然后进522007年5月黄长征,等: 300 MN模锻水压机主分配器阀体优化设计 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 行灵敏度分析,得各初始设计变量灵敏度如图7和图8所示。 由图7和图8可知,灵敏度相对较大的变量是c, f , g,six_x ,eight_x ,其余的较小。 因此,在阀体体积最小优化设计时以这5个变量作为优化设计变量,其余变量忽略不计。图7初始设计变量灵敏度曲线(1)图8初始设计变量灵敏度曲线(2)表4初始设计变量表变量变量说明取值范围/ma1,3,5,7阀y轴坐标0.5600.620b4阀和5阀连接工艺孔x坐标0.6200.680c4阀和5阀连接工艺孔y坐标0.3650.380d2阀和回水孔连接工艺孔x坐标0.9000.950e2阀和回水孔连接工艺孔y坐标0.1500.300f阀体长度1.5002.000g阀体宽度0.7500.850h2,4,8阀y坐标0.2000.220five_x5阀x坐标0.6000.700six_x6阀x坐标0.1500.190six_y6阀y坐标0.2700.300seven_x7阀x坐标0.2600.290eight_x8阀x坐标0.4200.4402.3优化阀体体积以变量c, f , g,six_x ,eight_x为优化设计变量,其取值范围如表4所示。 以满足阀体强度要求为主要约束条件,以阀体体积最小作为优化目标进行优化设计。 采用ANSYS软件的APDL参数化语言进行编程建模,定义目标函数,生成阀体优化设计模型。 求解运算得各优化设计变量优化值,最后圆整得设计变量优化值如表5所示,优化后的阀体如图3所示25。表5优化后变量值变量cfgsix_xeight_x数值/m0.3701.6600.7800.1600.4302.4阀体优化效果建立优化前后的两个阀体有限元模型,施加载荷并求解,得到两个阀体在各种工况下的最大应力、 应变,以及优化前后阀体体积变化(如表6所示)。 优化前后阀体在受最大载荷三级压力状态下所受等效应力如图9和图10所示。表6阀体优化前后性能比较表工况力学性能优化前优化后相对变化值/ %二级压力应力/MPa1211275.0应变(10-4)三级压力应力/MPa1301321.5应变(10-4)6.36.30提升应力/MPa1211318.3应变(10-4)空程应力/MPa1211285.8应变(10-4)质量/kg7 3005 40026图9 阀体优化前三级压力下等效应力图图10 阀体优化后三级压力下等效应力图由表6可看出,阀体优化后质量大幅度减少,减少幅度为26 %.最大应力、 最大应变增加极小,最大相对变化量为8. 3 % ,但都满足性能要求。因此优化效果非常显著。3 结论(1)采用凸轮驱动分配阀芯开启方式,优化设计了主分配器阀体的内部结构。(2)应用有限元方法,以阀体体积最小为优化目标,以阀体强度为约束条件,分析了阀体主要结构参数对阀体体积影响的灵敏度,确定了优化变量,并进行了优化设计。优化前后阀体的力学性能和体积比较分析表明,阀体体积、 工艺孔数量大幅度减少,同时阀体在各种工况下所受最大应力和应变增加极小。(3)工程应用表明,优化后的主分配器工作稳定可靠。该方法为同类零部件的优化设计提供了参考。参考文献1 俞新陆.液压机M.北京:机械工业出版社,1982 :96 - 98.2Wang Liangsheng , Basu Prodyot K, Leiva Juan Pablo. Automo2bile body reinforcement by finite element optimizationJ . Finite62机 械 设 计第24卷第5期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 基于分层有向图的装配顺序规划方法3欧阳君涛,李原,张开富,刘平(西北工业大学 现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,陕西 西安 710072)摘要:航空产品装配结构复杂,装配单元繁多,其装配顺序规划的难度较大。基于割集法对航空产品进行规划易产生图爆炸现象,因此,采用分层有向图表示装配模型,提出一种将装配模型逐层拆解,逐步规划,组合形成产品装配顺序的方法。并以某型机翼为实例予以应用验证。关键词:分层有向图;分离面;装配顺序规划中图分类号:TB391. 7 文献标识码:A 文章编号:1001 - 2354(2007)05 - 0027 - 03 飞机作为一种复杂产品,机体由几万甚至几十万个零件组成,设计人员采用大量的分离面,将飞机分割为许多部件、 段件和组件1。因此,其装配单元繁多,装配结构复杂。如果对这类产品基于传统图模型进行装配顺序规划,因后续割集数量随着零件数量的增加,指数爆炸式地增长,将产生大量无用的装配顺序,且规划难度大,效率低。为降低装配顺序规划的难度,提高规划效率,提出一种基于分层有向图模型的装配顺序规划方法。首先,基于分离面的研究,结合层次模型和有向图模型的特点建立更符合工程实际的分层有向图模型;其次,利用产品层次化、 模块化的特点,将结构复杂的产品模型逐层拆解成结构简单的局部有向图模型,并对局部有向图进行图搜索,形成局部装配顺序;最后,基于层次关系组合局部装配顺序,生成产品装配顺序。1 基于分层有向图的装配建模1. 1 分离面飞机相邻单元之间的对接处或结合面称为分离面,分离面可分为两大类:设计分离面和工艺分离面。设计分离面与工艺分离面是飞机产品进行装配单元划分的重要依据。设计人员采用大量的设计分离面和工艺分离面,将整机划分为许多部件、 段件和组件,从而满足使用功能、 生产、 维护修理、 运输方便等方面的需要1。1. 2 分层有向图在分层有向图模型中,首先利用分离面将复杂装配体分解成多个子装配单元,形成飞机结构分解树,之后对每一层的装配单元加载装配定位关系信息,建立表达装配定位关系的有向图2。其结构如图1所示。图1 分层有向图分层有向图模型包含装配体的层次信息和装配关系信息,结合层次模型和有向图模型的优点,与其他装配模型相比,该Elements in Analysis and Design , 2004 , 40(8) : 879 - 893.3 田树军,李利,冯毅.基于计算智能的液压集成块优化设计J .中国机械工程, 2003 ,14(17) :1 492 - 1 495.4 王友渔,梅江平,黄田,等.高速并联机械手的静动态特性预估与优化设计J .机械设计,2006 ,23(7) :22 - 24.5 周俊峰,谭建平.基于有限元的激光板厚测量系统C形框架结构设计J .中国机械工程, 2006 ,17(12) : 1 217 - 1 220.Optimization design on valve2body of main distributor in the300 MN mould forging hydraulic pressHUANGChang2zheng1, ZHOULiang2, TAN Jian2ping2(1. College of Information Engineering , Shaoguang Insti2tute , Shaoguang 512005 , China ; 2. School of Electro2Mechani2cal Engineering , Central2south University , Changsha 410083 ,China)Abstract : The original volume of main distributor valve2body of 300 MN mould forging hydraulic press was rather big ,unreasonable in valve2core arrangement and excessive in techno2logical holes. BY means of adopting the cam mechanism typedopening mode of distribution valve2core , the position of valve2core was rearranged and the inner structure of valve2body wasoptimally designed. Taking the minimum volume of valve2bodyas the optimization target , the strength of valve2body as themain restraint condition and adopting the finite element meth2od , the sensitivity analysis was carried out on the main struc2tural parameters of valve2body. The optimal designing variableswere determined , and the optimization design on valve2bodywas carried out. The volume and the number of technologicalholes of valve2body were reduced to a large extent.Key words :hydraulic press; distributor ; valve2body; opti2mization design; finite elementFig 10 Tab 6 Ref 5“Jixie Sheji”6508第24卷第5期2 0 0 7年5月机 械 设 计JOURNAL OF MACHINE DESIGNVol. 24No. 5May20073收稿日期:2006 - 09 - 04 ;修订日期:2006 - 12 - 29基金项目:航空863CIMS资助项目(2006AA04Z137) ;国家科技支撑计划资助项目(2006BAF01A03)作者简介:欧阳君涛(1981 - ) ,男,河南洛阳人,西北工业大学机电学院硕士研究生,主要研究方向:虚拟装配、CAD / CAM。文章编号: 100225855 (2008) 0320032204基金项目:湖北省自然科学基金(2005ABA310)和湖北省教育厅科学技术研究项目(D200612003)。作者简介:易先中(1963 - ) ,男,教授,从事CAD/ CAE/ CAM、先进钻采机械和机电一体化技术等研究。527WS - 1型舷侧舌阀阀体的有限元分析易先中1,江山1,邓洋1,马卫国1,李爱平2,闵文涛2(11 长江大学 机械工程学院,湖北 荆州434023; 21 武昌造船厂,湖北 武汉430063) 摘要 运用ANSYS和Pro - E软件的无缝连接技术,对在水下高压状态下工作的527WS - 1型舷侧舌阀阀体进行了多种工况的有限元力学分析。研究结果表明在关闭、开启和强度试验等3种工况中,以舌阀在开启状态工作时,阀体所受的力最大,但最大应力值只为其材料的塑性强度极限的65 % ,阀体表面将无塑性变形出现,满足强度要求,增加阀体内壁面两斜交中空圆柱体处的过渡圆角半径,可显著改善阀体的应力集中状态。关键词 船用阀;舌阀;阀体; CAD中图分类号: TH134 文献标识码: AFinite element analysis of valve body in 527WS - 1 type ship side flap valveYI Xian2zhong1, J IANG San1, DENG Yang1, MA Wei2guo1, LI Ai2ping2, MIN Wen2tao2(11School of Mechanical Engineering Yangtze University, Jingzhou , 434023 , China; 21Wuchang Shipyard , Wuhan 430063 , China)Abstract : Mechanical strength problems of the valve body in 527WS - 1 type ship side flap valve inunderwater high pressure are analyzed elaborately , using the integrated technology between ANSYSsoftware and Pro2E software.The obtained results show that all of three statuses whose are open ,close and waterproof test , the biggest stress value occurs in the valve body when the flap valve isopen.This stress value is approximately 65 percent the range of minimum yield strength , thestrength condition of valve body is satisfied and the valve is safe in all three statuses.The stress con2centration effect is weakened with increasing the internal transition radius between two hollow inter2sectant cylinders of the valve body.It is recommended that the optimization transitional radius is near2ly 015018 the thickness of valve body in order to decrease the stress concentration.Key words : hull valve ; flap valve ; valve body; CAD1 概述527WS - 1型舷侧舌阀是大型船舶和水下潜艇中重要的关键部件。在使用过程中,若舷侧舌阀的强度或刚度出现问题,将会导致系统流体渗漏等严重事故。阀体是舷侧舌阀受力和承载的核心零件。采用有限元数值分析方法,对阀体在不同工作状态下的力学行为进行分析,判断其受力集中部位和薄弱环节,并对应力集中严重的局部进行改进,对于改善舷侧舌阀的工作性能和提高设计的可靠性具有重要意义。有限元数值分析方法(Finite ElementMethod / Finite Element Analysis ,简称FEM/ FEA)是现行国际上大型高耸建筑、水下潜艇和宇航飞船等重要工程结构强度分析与安全性评价的通用数学手段1 - 3。2 结构特点527WS - 1型舷侧舌阀是一种手动控制的机械式旋塞阀,具有环境介质的反向止回功能,工作压力为10MPa。阀门在管道上主要作切断用,通常处于关闭状态或开启状态。另外,阀在性能指标检验时需承受紧密性压力试验的非工作状态。图1为527WS - 1型舷侧舌阀阀体的基本形状,其主体部分系由两个斜交的中空圆柱体构成。23 阀 门 2008年第3期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 阀体材料为ZCuAl18Mn13Fe3Ni2 ,抗拉强度极限b= 645MPa ,抗压强度极限s= 280MPa ,适用于淡水、海水及油品等介质,满足GB 600 - 91验收技术条件。图1 舌阀阀体结构模型3 阀体建模在舌阀阀体的有限元分析过程中,采用Pro -E软件制作三维实体模型,把ANSYS软件集成在Pro - E软件中,可从实体模型直接进入应力分析状态,实现了软件之间的无缝连接4。在ANSYS数值分析中,几何模型的精度十分重要。由于阀门中的阀体零件的形状比较复杂(如圆角、连接孔等) ,不论是自顶向下的布尔运算还是自底向上的建模方法都难以实现,所以采用了在Pro - E中创建舌阀阀体的真实形体几何模型,然后将模型导入ANSYS中进行有限元分析。由于ANSYS是直接集成在Pro - E之中,几何模型向分析模型的转换过程是在不脱离Pro - E和ANSYS这两个软件的环境下交互进行,从而实现了软件间的无缝连接,真正做到了CAD/ CAE技术一体化。311 三维模型的建立按照舌阀设计图纸,用Pro/ E完成阀体主体部份的三维造型(图2)。由于阀体的物理形状、材料和载荷等都具有对称性,为了节省计算机资源,同时为了显示阀体内腔(便于后续过程的加载) ,将研究对象沿对称面截取其一半。312 单元类型和材料数据使用ANSYS 910软件在计算机上做3维线弹性静力分析,根据阀体的结构特点、载荷类型以及分析的需要,选择砖形六面体单元Solid45 ,此单元有8个节点。每个节点有3个自由度,可以很好地描述阀体的受力和变形情况,计算结果精度高。ANSYS软件所有的分析都要输入材料的物理属性参数,例如阀体所采用材料的弹性模量和泊松比等。图2 阀体实体模型(R 过渡圆角,R= 5mm)图3 实体模型的网格划分313 网格划分与约束条件使用网格工具中的Smart Size (智能分网)工具进行分网,并将划分精度定为5 ,系统将自动根据阀体模型的形状和尺寸、模型局部的曲率、线与线之间的距离以及所设置的精度级别,自动选择合适的网格密度进行划分(图3)。在载荷的作用下阀体的对称面只存在Y和Z方向的变形,所以选择阀体模型的对称截面,并在垂直于纸面方向的截面上施加X方向的约束。最后根据舷侧舌阀的工作原理在图示的位置添加全约束(图4和图5 ,其中只画出了圆角半径R5mm的添加约束条件图,其他几个不同圆角半径的添加约束条件图与之完全相同)。4 阀体典型状态下的有限元力学分析411 关闭状态关闭状态下阀体的位移变形和应力分布如图6332008年第3期 阀 门 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 所示。412 阀体内壁由图2知,R为阀体主体结构中两斜交中空圆柱体内壁面的过渡圆角半径,该半径的大小与两图4 实体模型的约束条件(R= 5mm)内壁面连接部位的应力分布情况直接相关。设SB为阀体的壁厚,表1列出了舌阀处于开启工况时,不同阀体内壁相对圆角半径(R0=R/ SB)下阀体的最大应力值。图5 开启时阀体载荷的施加(R= 5mm)表1 阀体内过渡圆角半径与开启工况最大应力值的关系舌阀处于开启工况阀体内壁相对圆角半径R00015018110最大应力值(MPa)2201886180141917015131841939相对变化值( %)1181322218016127413 开启状态舌阀在开启时的位移变形和应力分布见图7。(a)应力分布图 (b)位移变形图图6 舌阀在关闭状态(R= 5mm)(a)阀体的应力分布图 (b)阀体的位移变形图图7 舌阀在开启状态(R= 5mm)43 阀 门 2008年第3期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 414 试压状态舌阀在试压状态时的位移变形和应力分布见图8。5 结语(1)舌阀在开启状态工作时,阀体的受力最大,但最大应力值只为其材料的塑性强度极限的65 %。阀体表面将无塑性变形出现,满足强度要求。527WS - 1型舷侧舌阀有2种基本工作状态(即关闭状态和开启状态)和1种特殊状态(即强度试验工况)。对比图6a和图7a可知,在舌阀开启时,阀体的受力最大。最大应力出现在阀体内壁两接缝部位的上端局部(见图7a中的圆圈标记) ,但应力集中的区域较小,该处的圆角半径设计值为5mm。当内压为10MPa时,应力集中区域的最大应力值为1801419MPa。该应力值小于材料的抗压强度极限s= 280MPa ,将不会出现严重的塑性变形,其强度是安全的。在舌阀关闭时,阀体的受力最大部位是在阀瓣与阀体的密封面上,最大应力值为691279MPa。该值仅为舌阀开启时,阀体在10MPa工作压力状态下最大应力值的3814 % ,完全满足强度要求。强度试验工况是舌阀的一种特殊状态。试验内压为1215MPa时,阀体的最大应力值出现在阀体的出口端,位于圆周方向,其值为1261713MPa ,仅为材料的塑性强度极限的45 % ,满足强度要求。(a)阀体的应力分布图 (b)阀体的位移变形图图8 舌阀在强度试验状态(R= 5mm)(2)舌阀在试压工况时,其阀体的变形量大于关闭和开启工况的变形量,但其位移值仅为10m量级,小于壁厚的017 % ,符合刚度条件要求。舌阀在关闭工况时,阀体受力变形后的最大位移量出现在阀瓣与阀体接触部位,其值约为01014mm ,小于壁厚的012 % ,具有足够的刚度条件。舌阀开启后,阀体在10MPa压力状态下工作,其阀瓣与阀体接触部位的应力得到释放,应力分布发生变化。最大应力出现在阀体内壁两接缝部位的上部,整体变形由于受到边界条件的约束和限制,其最大位移量出现在阀体的出口端,其值为01055mm。该最大位移值不足壁厚的016 % ,符合刚度条件。舌阀在强度试验状态下的内压为1215MPa时,其最大位移量也由于受到边界条件的约束,出现在阀体的出口端,其值为01069mm。该最大位移值仅为壁厚的017 % ,满足刚度条件要求。(3)改变阀体两斜交中空圆柱体内壁面的过渡圆角半径,可改善阀体的应力集中状态。舌阀处于开启状态工作时,阀体的受力最大。增加阀体两斜交中空圆柱体内壁面的过渡圆角半径R,可适当改善阀体的应力集中状态。由表1的数据可知,当相对过渡圆角半径R0= 018时,开启工况时阀体的最大应力集中程度可下降2218 %。因此,推荐阀体内壁斜交处的最佳过渡圆角半径为其壁厚的015018 ,该值可为设计时参考。参考文献1 周思柱,袁新梅,罗颖萍.井口阀体有限元计算与简化计算的比较 J.石油天然气学报, 2005 , 27 (2) , 256 - 257.2 王敏,刘金梁,王加庆.超临界截止阀阀体强度应力分析J.阀门, 2006 , (3) , 20 - 23.3 曹国强,包明宇.基于ANSYS的节流阀阀体结构有限元分析 J.通用机械, 2002 ,创刊号, 51 - 53.4 张波,盛和太. ANSYS有限元数值分析原理与工程应用M.北京:清华大学出版社. 2005 , 1 - 494.(收稿日期: 2007111108)532008年第3期 阀 门 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 产品名称:湿式报警阀1、说明：ZSFZ湿式报警阀是只允许水单方向流入喷水灭火系统，并在规定的压力和流量下驱动配套部件报警的一种单向阀。它与水流指示器、压力开关、洒水喷头等组成的湿式自动喷水灭火系统是一种应用极为广泛的固定式灭火系统。该系统管网内常年充满一定压力的清水，长期处于伺应工作状态，当保护区域内某处发生火灾时，区域内环境温度升高，洒水喷头的热敏感元件(玻璃球)中的有机溶液发生热膨胀而产生很大的内压力，直到玻璃球外壳发生破碎，从而开启喷头喷水，并且自动启动整个系统，发出声光报警信号，以达到火灾报警及控制火灾、扑灭火灾之目的。ZSFZ型湿式报警阀装置适用于环境温度为470的场所。通常安装于宾馆、商场、医院、电影院、办公楼、高层建筑、仓库和地下车库等有火灾危险的场所，对于自动喷水灭火系统的消防工程设计、施工、监理请按GB50084-2001(2005)自动喷水灭火系统设计规范内各条款执行。产品标准：GB51352-2003自动喷水灭火系统第2部份：湿式报警阀、延迟器、水力警铃2、产品结构和工作原理 产品结构示意图(图一)2.1、产品的结构从图1可知，ZSFZ湿式报警阀装置由湿式报警阀、延迟器、水力警铃、压力开关、排水阀、过滤器等组成。2.1.1、湿式报警阀本湿式报警阀为盖板型报警阀，主要由阀体、座圈和阀瓣三部分组成，整个阀体被阀瓣分成上、下两腔，上腔(系统侧)与系统管网相通，下腔(供水侧)与水源相通，在阀体中配有座圈，在座圈上，有多个通往延迟器进水管的沟槽小孔。当系统处于伺应状态时，座圈上的沟槽小孔被阀瓣盖住封闭，通往水力警铃的报警水道被堵死；当上、下压力差达到一定数值，阀瓣才开启(差压启动)，水就从供水侧流向系统侧，警铃报警，灭水系统喷水；当上、下压力频繁开启，在阀瓣上设有小补水阀，当系统侧管网有微小渗漏或水源压力有波动时，可以通过补水阀给管网补水，平衡上、下腔压力，稳定了阀瓣，