多层次金属密封蝶阀设计【7张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】

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一、 绪言 2
设计要求： 3
二、蝶阀概述和用途 3
三、蝶阀在发展过程中形成的分类 3
1、同心蝶阀 3
2、单偏心蝶阀 3
3、双偏心蝶阀 4
4、三偏心蝶阀 4
四、蝶阀的现状和发展趋势 4
五、密封结构分析 5
六、主要技术参数及采用标准 6
1、三偏心原理 6
2、密封原理 6
3、特点 6
七、阀杆的设计计算 7
（一） 阀杆强度计算： 7
（二）阀杆的强度校核 9
八、阀体的设计计算 10
（一）阀体壁厚设计计算： 10
九、 销轴的设计计算 11
（一）销轴剪切强度的设计计算： 11
十、 平键的设计计算 11
十一、 蝶板的设计计算 13
十二、 填料压盖的设计计算： 15
十三、总结 17
十四、结束语 17
附    录 18
参考文献 22

一、绪言
碟阀（Butterfly bamper）是一种历史悠久的阀门，其结构简单、体积小、重量轻、结构长度小。由于介质作用在转轴两侧面积上的力矩可以互相平衡，所以碟阀的驱动力矩小，易于实现快速启闭，且具有良好的流量调节特性。碟阀既可用作切断阀，也可用作调节阀。近年来，随着结构和密封材料的改进，其密封性能也大大提高。由于以上种种优点，碟阀在工业上得到了越来越广泛的应用。
蝶阀具有结构紧凑、体积小、重量轻（与相同压力，相同通径的闸阀相比可减轻40%～50%）流体阻力小、启闭迅速等一系列优点。但我国一些低温装置如天燃液化设备、空气分离设备以及变压吸附设备等化工行业所采用的阀门有80%以上是截止阀或闸阀，采用蝶阀的数量很少。分析其原因主要是金属密封蝶阀在低温状况下密封性能不良，以及其它一些因结构不合理等原因造成介质内漏和外漏，严重的影响这些低温设备的安全和正常运行，不能满足低温设备的要求。
根据我国低温装置的不断发展，对低温阀门的要求日益增大，为适应市场经济发展的需要，对金属密封蝶阀进行结构上的改进，研制出一种三偏心纯金属高密封性能的蝶阀。（如图1所示）

图1 三偏心蝶阀

设计要求：
设计一台满足下列条件的阀门：
1. 结构形式：多层次蝶阀
2.工作温度：-29～260℃；
3.适用介质：水、油、混合气体；
4.公称压力：300bL；
5.公称通径：8“；
6.连接形式：法兰连接；
7.驱动形式：电动；
8.制造技术要求按ASME B16.34-1996的规定；
9.法兰连接尺寸按ASME B16.5a-1992的规定；
10.结构长度尺寸按API 609-1997的规定。
二、蝶阀概述和用途
金属硬密封三偏心蝶阀是一种高性能蝶阀产品。其主要特点是双向密封零泄漏，启闭力矩小，使用寿命长。这种阀门的安装、操作、维护十分方便，为最大限度满足工况需求，阀门的驱动装置可进行多种配置：电动、气动、蜗轮传动等，如今该系列产品已被石油、化工、电厂、炼厂、城市供热管网以及给排水系统等行业管路系统中作启闭和调节装置而广泛使用。
   本产品主体材料采用WCB、CF8、CF8M等；阀座密封面堆焊司太力硬质合金或不锈钢制造，蝶板密封面为不锈钢/石墨（或橡胶石棉板）层压结构，用于工作温度350～650℃以下工况，介质为水、气体、蒸汽、油品、酸碱以及含颗粒性流体等。
三、蝶阀在发展过程中形成的分类
1、同心蝶阀
该种蝶阀的结构特征为阀杆轴心、蝶板中心、本体中心在同一位置上。结构简单、制造方便。常见的衬胶蝶阀即属于此类。缺点是由于蝶板与阀座始终处于挤压、刮擦状态、阻距大、磨损快。为克服挤压、刮擦、保证密封性能、阀座基本上采用橡胶或聚四氟乙烯等弹性材料、但也因而在使用上受到温度的限制、这就是为什么传统上人们认为蝶阀不耐高温的原因。
2、单偏心蝶阀
   为解决同心蝶阀的蝶板与阀座的挤压问题、由此产生了单偏心蝶阀、其结构特征为阀杆轴心偏离了蝶板中心、从而使蝶板上下端不再成为回转轴心、分散、减轻了蝶板上下端与阀座的过度挤压。但由于单偏心构造在阀门的整个开关过程中蝶板与阀座的刮擦现象并未消失、在应用范围上和同心蝶阀大同小异、故采用不多。  
3、双偏心蝶阀
   在单偏心蝶阀的基础上进一步改良成型的就是目前应用最广泛的双偏心蝶阀。其结构特征为在阀杆轴心既偏离蝶板中心、也偏离本体中心。双偏心的效果使阀门被开启后蝶板能迅即脱离阀座、大幅度地消除了蝶板与阀座的不必要的过度挤压、刮擦现象、减轻了开启阻距、降低了磨损、提高了阀座寿命。刮擦的大幅度降低、同时还使得双偏心蝶阀也可以采用金属阀座、提高了蝶阀在高温领域的应用。但因为其密封原理属位置密封构造、即蝶板与阀座的密封面为线接触、通过蝶板挤压阀座所造成的弹性变形产生密封效果、故对关闭位置要求很高（特别是金属阀座）、承压能力低、这就是为什么传统上人们认为蝶阀不耐高压、泄漏量大的原因。
4、三偏心蝶阀
   要耐高温、必须使用硬密封、但泄漏量大；要零泄漏、必须使用软密封、却不耐高温。为克服双偏心蝶阀这一矛盾、又对蝶阀进行了第三次偏心。其结构特征为在双偏心的阀杆轴心位置偏心的同时、使蝶板密封面的圆锥