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真空 卸压阀 设计 CAD 独家

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任务书系 XXX 专业 XXX 班级 XX 学生姓名 X 指导教师/职称 XX 1. 毕业设计题目：真空卸压阀2. 毕业设计起止时间：20XX年10月21日20X年6月1日3. 毕业设计所需资料及原始数据1 杨源泉.阀门设计手册M.机械工业出版社，19922 成大先.机械设计手册M.化学工业出版社，20023 马安禧.材料力学M.高等教育出版社，19874 郑修本.机械制造工艺学M.机械工业出版社，1999年5 合肥通用机械研究所.金属阀门结构长度GB/T 12221-2005M.中国标准出版社，2005年6 合肥通用机械研究所.工业阀门压力试验GB/T 13927-2008M.中国标准出版社，2008年7 太原钢铁（集团）有限公司.不锈钢热轧钢板及钢带GB/T 4237-2007M.中国标准出版社，2007年8 冶金工业信息标准研究院.不锈钢棒GB/T 1220-2007M.中国标准出版社，20079 中国船舶工业总公司第七研究院第七二五研究所.铸造铜合金技术条件GB/T 1176-1987M. 中国标准出版社，198710 刘瑞新.计算机辅助绘图AutoCAD2004M.机械工业出版社出版，200611 梁国栋.画法几何及工程制图M.机械工业出版社出版，200412 设计原始数据：公称直径：200 mm；公称压力：0.6 MPa；适用介质：水及气4. 毕业设计应完成的主要任务（1）查阅文献，撰写开题报告，内容在2500字以上。II（2）查阅资料，完成与设计项目有关的英文翻译工作，内容在3000汉字或2万个英文印刷字符以上。（3）确定真空卸压阀的总体设计方案。（4）进行真空卸压阀设计的相关计算并编写计算说明书。（5）使用CAD完成真空卸压阀的装配图1张及零件图3张；（6）完成毕业设计论文，进行设计答辩。5. 任务书下达日期20XX年10月21日 指导教师签字2真空卸压阀设计开题报告 一、题目来源本课题来源于生产实际二、研究目的和意义随着我国工业、农业的迅速发展，需要铺设大量的长距离输水管道。由于长距离压力输水管道系统通常会受到地形条件、建筑物等外界因素的限制，造成输水管线起伏较大，水流条件不稳定，容易产生复杂的水力瞬变现象，特别是当水泵突然发生事故停泵时，输水管道上会发生水柱分离及再弥合现象，产生正压水锤和负压水锤，严重时会造成管道断裂、供水中断、损坏设备，产生巨大的经济损失。如果在长距离输水管道上合理的布置真空卸压阀，一方面可以削减管道中的负压现象，当设置真空卸压阀的节点处压力小于大气压时，真空卸压阀内的浮球下落，真空卸压阀打开，空气进入管内，降低管内负压；当设置真空卸压阀的节点处压力大于大气压时，允许管道内的空气排出，且不允许管内液体排出，空气排出后，浮球上升，真空卸压阀关闭，可见真空卸压阀能防止管路中产生水柱分离及再弥合水锤；另一方面，真空卸压阀还使空管初次充水阶段大量排气、管道正常运行阶段排除管内少量空气，是管道检修或事故停泵阶段大量补气的必要设备，它可以确保进排气过程平稳，泄水通畅，减少系统的压力波动。真空卸压阀和空气罐、调压塔等其它水锤防护装置的不同之处在于，真空卸压阀结构简单、安装方便、造价低、而且不受安装条件约束，所以，真空卸压阀在长距离输水管道中得到了广泛的应用。真空卸压阀在长距离压力输水管道系统中已经成为不可或缺的重要设备。真空卸压阀特性参数的选择对水力瞬变过程的防护作用影响较大，真空卸压阀的进排气系统、真空卸压阀的进排气面积等因素的影响，例如，真空卸压阀口径过大，虽然防护负压水锤的效果较好，但是会导致排气过程排气过快，引起正压水锤；真空卸压阀口径过小，会使得进气过程进气太慢，达不到较好的水锤防护效果。因此，在实际工程中，应该对真空卸压阀特性参数的选择给予高度的重视。III三、阅读的主要参考文献1杨源泉.阀门设计手册M.机械工业出版社，19922成大先.机械设计手册M.化学工业出版社，20023马安禧.材料力学M.高等教育出版社，19874郑修本.机械制造工艺学M.机械工业出版社，1999年5合肥通用机械研究所.金属阀门结构长度GB/T 12221-2005M.中国标准出版社，2005年6合肥通用机械研究所.工业阀门压力试验GB/T 13927-2008M.中国标准出版社，2008年7太原钢铁（集团）有限公司.不锈钢热轧钢板及钢带GB/T 4237-2007M.中国标准出版社，2007年8冶金工业信息标准研究院.不锈钢棒GB/T 1220-2007M.中国标准出版社，20079中国船舶工业总公司第七研究院第七二五研究所.铸造铜合金技术条件GB/T 1176-1987M.中国标准出版社，198710刘瑞新.计算机辅助绘图AutoCAD2004M.机械工业出版社出版，200611梁国栋.画法几何及工程制图M.机械工业出版社出版，2004II四、国内外现状和发展趋势近二十年来国内市场上能够见到的真空卸压阀分为三类：1.国产浮球式真空卸压阀，2.进口真空卸压阀，3.国产汽缸式真空卸压阀。现从产品性能、可靠性、价格、产品外观及使用业绩等几个方面进行比较，为真空卸压阀选择提供参考。（一）国产浮球式真空卸压阀国产浮球式真空卸压阀主要有双口真空卸压阀、复合式双口真空卸压阀以及组合式真空卸压阀等。国产真空卸压阀性能差异很大，最差的几乎根本不能排气，在不到1米的水注压力下都会起球终止排气。一般的在排气压力或含水空气作用下，也不到数米水注即起球不排气。最好接近国际同类真空卸压阀起球压力，可达7米水注。基本都有微量排气功能。但都不能在管道水气相间即断塞流和气团流条件下连续排气。可靠性方面存在问题是大阀口易跑水，微量排气口也易失效。国产浮球式真空卸压阀价格差异很大，最好和最差的价格差约3到5倍。产品外观适中，但几十年实际使用情况较差，存在最严重的问题是，真空卸压阀时常跑水，其次是爆管，再次是管道气阻，造成通水不畅，增大管道漏失水量等等。很多城市管网的排气几乎都被关闭，造成管网爆管很多，有的达一年1到2千次。（二）进口真空卸压阀目前，国内市场上能够见到的主要有美、日、德、法、以色列等国生产的真空卸压阀，从结构形式上分类，双口真空卸压阀，组合式真空卸压阀及动力复合式真空卸压阀。从本质上讲都是浮球式真空卸压阀。从使用情况上看，进口真空卸压阀性能差异不是很大，与国产浮球式真空卸压阀性能基本相同，我国某研究单位实测表明，若在湿空气条件下，气球压力仅2到10米水注，功能差异也很差。价格方面，国外产品远高于国内产品，是国内最高价格的2到3倍。产品外观也都远比国内产品好。在国内工程中使用不多已使用的几个工程也出现过一些问题，如大量跑水、排气不畅需要人工辅助排气，管道初次通水时，先人工排气，再安装真空卸压阀。在某些水气相间工作下不起排气作用等等问题。（三）国产汽缸式真空卸压阀该阀可在任何压力任意高的排气速度条件下，只要有未排净气体就不起球终止排气，故可满足任何复杂管路及工况的排气，还设有特殊缓闭装置，以保证排气结束时，排气终止，关闭时排气速度不致变化过快。引起主管道流速变化一般小于0.3m/s，使主管道非稳定流升压不大于0.3MPa，保证供水系统安全通畅地注气排气。由于该阀密封口设计合理，克服了浮球式真空卸压阀时常跑水的技术缺陷。多年使用从未出现过任何故障，该产品技术要求及工艺精III度要求很高，故价格较贵。近十年来，该产品为国内很多重大工程所选用，解决了很多工程的通水困难问题。实践证明，该阀是目前供水工程中唯一适用于任何复杂管路和工况排气要求的真空卸压阀，是唯一不需要人工辅助排气而又几乎零故障的真空卸压阀。五、主要研究内容、需重点研究的关键问题5.1主要研究内容设计的主要研究内容包括对真空卸压阀的结构设计。真空卸压阀的设计要求保证合适的强度和刚度，从而保证真空卸压阀的寿命和稳定性。本课题主要以直径为200mm,压力位0.6MPa的真空泄压阀，进行结构设计，强度校核，以及关键零部件的的分析。5.2关键问题对大多数阀门来说，密封问题是首要问题。由于密封性能差或密封寿命短而产生流体的外漏或内漏，会造成环境污染或经济损失。还要考虑阀门的强度问题。强度不够，将会造成本体或系统的破坏而导致人身伤亡。六、完成毕业设计所必须具备的工作条件装有AutoCAD绘图软件及Word等办公软件的电脑一台，机械设计手册、阀门设计手册和相关的机械设计资料等机械手册，要有扎实的力学和机械设计学基础，熟练的计算机绘图技能，综合的机械设计基本理论和专业知识，实际动手能力和解决问题的能力。七、预期成果通过参考相关阀门设计手册，达到强度计算，选材分析。对阀门工业获得一个清楚的认识，以及对阀门的设计，选材和强度计算都有一定的驾驭能力。II八、工作的主要阶段、进度与时间安排第1周 （11.18-11.24） 查阅外文资料并翻译，完成毕业设计开题报告；第2周 （11.25-11.30） 查阅资料，了解真空卸压阀的相关知识；第3周 （12.01-12.07） 查阅资料，了解真空卸压阀研究现状和发展趋势，进行总体方案设计与可行性分析；第4周 （12.08-12.14） 查阅现有真空卸压阀设计计算方法步骤，完成设计和计算，完成结构设计；第5周 （12.15-12.21） 对真空卸压阀重要零件进行强度校核；第6周 （3.23-3.29） 完成真空卸压阀总装备图及零部件图；第8-15周 （4.06-6.1) 整理毕业设计资料，完成设计说明书，准备答辩。九、指导教师审查意见II长江大学工程技术学院毕业设计(论文)指导教师审查见学生姓名黄瞿淳专业班级机械61507班毕业设计(论文)题目真空卸压阀设计指导教师王杭洲职 称高工审查日期审查参考内容：毕业设计(论文)的研究（设计）内容、方法及结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力。毕业设计(论文)是否完成规定任务，是否达到了学士学位水平的要求，是否同意参加答辩等。审查意见：指导教师签名： 评定成绩（百分制）：_分IV长江大学工程技术学院毕业设计(论文)评阅教师评语学生姓名黄瞿淳专业班级机械61507班毕业设计(论文)题目真空卸压阀设计评阅教师职 称评阅日期评阅参考内容：毕业设计(论文)的研究（设计）内容、方法及结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力。毕业设计(论文)是否完成规定任务，是否达到了学士学位水平的要求，是否同意参加答辩等。评语：评阅教师签名： 评定成绩（百分制）：_分7长江大学工程技术学院毕业设计(论文)答辩记录及成绩评定学生姓名黄瞿淳专业班级机械61507班毕业设计(论文)题目真空卸压阀设计答辩时间 年 月 日 答辩地点一、答辩小组组成答辩小组组长：成 员：二、答辩记录摘要答辩小组提问（分条摘要列举）学生回答情况评判三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：_分 毕业设计(论文)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业设计(论文)评分的相关规定成绩(百分制)：_分 答辩小组组长(签名) ： 秘书(签名)： 年 月 日系答辩委员会主任(签名)： 系 (盖章)XXXX 真空泄压阀的设计 答辩人 XXX指导老师 XXX 第一章 前言 作用 在泵站的压力水箱高点及各运水管道上安装真空泄压阀 主要用于管道检修后充水时将运水管道内的空气往外排出 防止压力波动 原理 在输水管道产生水击出现负压时 真空泄压阀开启 令管道外空气进入管道 避免在管道内产生较大的负压 起到保护作用 管道系统运行时 当管道内的空气被释放出来时 真空泄压阀将其排出 防止管道中形成气泡而影响管道系统的正常运转 此次设计和研究的主要内容为对真空泄压阀的结构设计 本课题主要以直径为200mm 压力为0 6MPa的真空泄压阀 进行结构设计 强度校核 以及关键零部件的分析 根据阀门设计选用手册所提供的计算公式和限制条件 对适用范围 介质 温度 等进行设计 从而设计出较符合实际情况的真空泄压阀 第二章 选题背景 随着国工 农业的迅速发展 需要装填大量的远距离运输管道 由于远距离压力运输管道会受到地形 建筑物等因素的制约 造成运输管路波动较大 水流也不稳定 特别是当水泵发生事故停止运作时 运输道上极易产生正负压的水击 严重时会造成管道破裂 供水中断 损坏装置 产生巨大的经济损失 如果在远距离运输管道上使用真空泄压阀 一方面可以减少或避免管道中的正负压现象 另一方面 真空泄压阀还使管道正常运转时排出管中少数空气 是检修或发生事故时大量补气的重要且必须的装置 它可以保证进排气时气体平稳 泄水通畅 减少管道的压力波动 真空泄压阀结构简单 安装方便 造价低 而且不受安装条件克制 所以 真空泄压阀在远距离运输管路中应用广泛 近二十年来国内市场上能够见到的真空泄压阀分为三类 1 国产浮球式 2 进口 3 国产汽缸式 1 浮球 筒 式真空泄压阀真空泄压阀阀体为圆筒状 阀门内件包括不锈钢浮球 筒 阀杆及阀芯 阀门安装在泵出水口处或配水管线中 用来排除集积在管道中的空气 以提高管线及水泵的使用效率 当管道内产生负压时 此时阀迅速吸入外界空气 以防止管线因负压而损坏 当管道内开始注水时 阀芯处在开启的位置 进行大量的排气 当空气排完时 阀内充满水 浮球 筒 上升并带动阀芯关闭 停止排气 当管内水正常输送时 如有少量空气聚集在阀内到相当程度 阀内水位下降 此时空气由小孔排出 当水泵停止时 管内水流空或遇管内产生负压 此时塞头迅速开启 吸入空气 确保管线安全 第二章 选题背景 2 气缸式真空泄压阀是近几年才出现的进排气装置 是根据气缸原理制成的不同于其他任何一种进真空泄压阀的全新装置 其原理是用浮筒杠杆等控制气缸内气动膜片动作 从而控制阀体排气口启闭 在高压 1MPa以下 状态下 无论是多段水柱 气柱相间 有压无压气体均可高速排出 这类真空泄压阀结构上的主要特点是 大 小排气口或仅大排气口的有效排气口径不小于真空泄压阀公称直径的70 排气口径大 排气速度快 且在任何情况下均可高速排气 一般设计者在选择真空泄压阀时以真空泄压阀的公称直径计算排气量 气缸式真空泄压阀则完全能满足设计要求 真正起到防止管道出现水击和爆管的作用 浮球式不足 国产浮球式真空卸压阀价格差异很大 最好和最差的价格差约3到5倍 存在最严重的问题是 浮球式时常跑水 其次是爆管 再次是管道气阻 造成通水不畅 增大管道漏失水量等 汽缸式不足 该产品技术要求及工艺精度要求很高 故价格较贵 因为此次真空泄压阀的设计主要用于生活用水和工业用水的输水管道 所以选择结构简单 能吸排气和保护管道的浮筒真空泄压阀 1 阀体2 浮筒3 阀盖4 DN40真空泄压阀5 调流阀6 调整垫7 薄螺母8 弹簧9 管接头 第三章 方案论证 要使阀门的性能好 最重要的就是阀门的密封性 所以对以下零件做出如下要求1阀体阀盖连接处密封设计成法兰连接 一般选用钢圈密封 对于平垫圈和R型钢圈 其密封原理主要靠螺栓压紧力 在钢圈与阀体 阀盖接合面之间产生足够大的比压 即接合面密封所需的必须比压和介质压力作用在钢圈中径的内圆面积上产生的力 折算为密封面面积上所产生的比压 从而达到强制密封 2阀座密封阀座采用整体式结构 设置在真空泄压阀的浮筒上 即在浮筒上直接加工出来 3阀板密封此次阀板密封在软密封和硬密封中选择 软密封 密封副的两侧一侧是金属材料 另一侧是有弹性的非金属材料的被称为 软密封 如 钢 橡胶 钢 四氟聚乙烯 等 这种密封的密封性能较好 可以作到零泄漏 但不耐高温 易磨损 机械性较差 硬密封 密封副的两侧均是金属材料或较硬的其它材料的被称为 硬密封 这种密封的密封性能较差 但耐高温 抗磨损 机械性能好 如 钢 钢 钢 铜 钢 石墨 钢 合金钢等 4阀杆密封此处阀杆密封采用O型密封圈密封 O型密封圈特性 1 性能稳定 在介质中不易溶胀 热收缩效应 焦耳效应 小 2 易加工成型 并能保持精密的尺寸 3 不腐蚀接触面 不污染介质等 第四章 设计计算 该真空卸压阀的阀座采用整体式阀座 设置在空气阀的浮筒上 即在浮筒上直接加工出来 阀座密封面上的介质力 18840N按 阀门设计手册 查表知阀杆的密封力 2513N按照GB T1222 2007 弹簧钢 查得弹簧载荷P 7450N浮筒重量G 5100N阀杆的总轴向力 15063N阀杆的总轴向力 15063N 阀座密封面上的介质力 18840N 因此密封可靠 第五章 致谢 毕业论文是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会 通过这次比较完整的真空卸压阀设计 我摆脱了单纯的理论知识学习状态 和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识 解决实际工程问题的能力 同时也提高我查阅文献资料 设计手册 设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平 而且通过对整体的掌控 对局部的取舍 以及对细节的斟酌处理 都使我的能力得到了锻炼 经验得到了丰富 并且意志品质力 抗压能力及耐力也得到了不同程度的提升 这是我们都希望看到的 也正是我们进行毕业设计的目的所在 真空泄压阀设计 摘要阀门是管道流体运输路线中操控装置，它是用来改变管道接触面和介质流通的道路，具备导流、截止、节流、止回、泄压等作用。用于操控流体的阀门，从最简单的截止阀到复杂的自控系统中的阀门，其种类和规格多样。阀门可用于操控水、蒸汽、油品、气体、泥浆、液态金属等各类型流体的流通。阀门的操控可采用多种方式，如手动、电动、电磁-液动、电-液动等；可以在压力、温度或其他方式传感信号的作用下，按设计的要求动作，或者不依赖传感信号而进行简单的开关，阀门靠驱动或自动机构使启闭件做升降、滑移、旋摆或回转运动，从而改变流体的大小以达到操控的目的。本文主要研究根据真空泄压阀的特点，对其功能和特征进行分析，并进行种类的划分和参数设定，完成基于特征的表达方式和各类标准件结构尺寸参数库的设计。【关键词】 阀门；真空泄压阀；功能第 1 页 共 27 页Air evacuation valve designAbstract Valve is the control device in the pipeline fluid transportation route, it is used to change the pipeline contact surface and medium circulation road, with diversion, cut-off, throttle, check, pressure relief and so on. Valves used to operate fluids range from the simplest globe valves to the most complex automatic control system valves in a variety of types and specifications, with nominal diameters ranging from extremely small instrument valves to industrial piping valves up to 10m in diameter. Valves can be used to control the flow of water, steam, oil, gas, mud, liquid metal and other types of fluids. Valve control can be used in a variety of ways, such as manual, electric, electromagnetic - hydraulic, electric - hydraulic, etc. Can be pressure, temperature or other ways of sensing signals, according to the design requirements of action, or do not rely on the sensing signal and simple switch, valve drive or automatic mechanism to make the lifting and closing parts do lifting, sliding, rotary or rotary movement, so as to change the size of the fluid to achieve the purpose of control. As Chinas production of national defense construction, peoples lives and other aspects of the increase in demand for valves, the quality of products, speed of renewal and product from the design to the market cycle are put forward higher and higher requirements. And for the design and manufacture of valve industry is relatively lagging behind the market, already cannot satisfy the needs of the development of the production in order to solve the above contradictions, this paper mainly studies based on the characteristics of the vacuum relief valves, analyzes its function and characteristics, and classify the types and parameters setting, completed based on the characteristics of expression and the design of various types of standard parts library structure size parameters.【Keywords】 valves ;air evacuation valve ;function目录摘要11前言42选题背景52.1真空泄压阀概述62.1.1国内外真空泄压阀制造业现状62.2我国真空泄压阀企业发展情况72.3真空泄压阀广泛应用及真空泄压阀的常见问题92.3.1真空泄压阀的发展方向92.3.2一般真空泄压阀的常见故障和预防措施102.4发展趋势与研究的主攻方向113方案论证123.1从结构上12（1）浮球(筒)式真空泄压阀12（3）气缸式真空泄压阀153.2从密封性上163.2.1阀体阀盖连接处密封163.2.2阀座密封163.2.3阀板密封163.2.4阀杆密封173.3工作原理174.设计计算过程194.1阀门的主要技术参数194.2阀体设计194.2.1阀体的功能194.2.2阀体的结构设计204.3密封副的设计与计算214.3.1阀座的的合计214.4阀杆设计244.4.1阀杆的总轴向力244.5密封可靠性校核265.结论26参考文献27致 谢281前言真空泄压阀的用途：在泵站的压力水箱高点及各运水管道上安装真空泄压阀，用于运水管道初期充水、管路定期检修后充水时将运水管道内的空气往外排出，防止压力波动；在输水管道产生水击出现负压时，真空泄压阀开启，令管道外空气进入管道，以免在管道内产生较大的负压，起到保护作用；管道系统运行时，当管道内的空气被释放出来时，真空泄压阀将其排出，防止管道中形成气泡而影响管道系统的正常运转。但在实践中我们发现自动真空泄压阀，特别是小口径自动真空泄压阀，有两点不足，一是阀内气路不畅，主要表现在当管网内有大量气体需要排除时，要瞬间通过真空泄压阀排出大量气体，往往容易造成浮球浮起并堵塞排气口，使后续气体无法排出，并在管道内形成气体压缩，进而导致水击发生；二是部分阀门浮球太轻，稍一有气体排出，浮球便上升堵塞排气口，造成气体不能彻底排除，形成气塞。对这一情况，我们认为可通过以下三种方法解决：一是选用大一号或者大二号的真空泄压阀，这样一定程度上可人为扩大排气通道，解决排气不畅的问题。但是，即使这样也不一定能做到排气通畅顺利，万无一失。例如，某承压水箱进水管径为DN50mm，为了排气通畅起见，选用DNl真空泄压阀，但有一次夜间启动水泵送水后，第二天早上发现水箱发生形变，排气口有水流出的现象，造成这种现象的原因是因排气不顺利造成的；水泵运行输水时，排气速度快，排气的通道显得较小，气体排出时真空泄压阀的浮球受到向上的力造成排气口堵塞，导致水箱内发生水击。按理讲DNl00n1In的真空泄压阀已经够大了，但还是出现了问题，这也说明气道面积影响着排气的结果，而国内许多厂家对此问题却还没引起高度的重视。二是应该在尺寸上合适放大气体接触面积，保证强大气流顺利经过。可以使对浮球具有固定、导向作用的铸铁导气筒用不锈钢来替代，用来达成缩小体积、增大通气接触面的目标；还可以使用放大阀体外壳通径的方法来达到气道扩大的目的。二种方法有区别但目的是一致的。三是使用合适的浮球，目前的真空泄压阀浮球材质为不锈钢，避免铁球生锈，影响阀门密封，也为了减轻重量，但是更换为不锈钢的球都是薄钢板冲压成的，这样制造的浮球就太轻，一开始排气，浮球就会被冲飞，浮球堵住排气口而造成的排气不畅，起不到排气的作用。此次设计和研究的主要内容为对真空泄压阀的结构设计。真空泄压阀的设计要求的结果。第 7 页 共 27 页本课题主要以直径为200mm,压力为0.6MPa的真空泄压阀，进行结构设计，强度校核，以及关键零部件的分析。根据阀门设计选用手册所提供的计算公式和限制条件，对适用范围、介质、温度、热膨胀系数等进行设计，从而设计出较符合实际情况的真空泄压阀。2选题背景第 1 页 共 49 页随着国工、农业的迅速发展，需要装填大量的远距离运输管路。由于远距离压力运输管路会受到地形、建筑物等因素的制约，造成运输管路波动较大，水流也不稳定，容易产生水力瞬变现象，特别是当水泵发生事故停止运作时，运输管路上发生水柱分离及再弥合现象，产生正负压的水击，严重时会造成管道破裂、供水中断、损坏装置，产生巨大的经济损失。如果在远距离运输管路上运用真空泄压阀，一方面可以减少或避免管道中的负压现象；另一方面，真空泄压阀还使管道首次充水时排出大量空气、管道正常运转时排出管中少数空气，是检修或发生事故时大量补气的重要且必须的装置，它可以保证进排气时气体平稳，泄水通畅，减少管道的压力波动。真空泄压阀和空气罐、调压塔等其它防水击装置的不同地方，真空泄压阀结构简单、安装方便、造价低、而且不受安装条件克制，所以，真空泄压阀在远距离运输管路中应用广泛。第 1 页 共 49 页第 9 页 共 25 页真空泄压阀在远距离压力运输管路中已成为必要装置。真空泄压阀参数的选择对水力瞬变过程的预防作用影响深远，对真空泄压阀的进排气、进排气面积等因素有着直接的影响，例如，真空泄压阀口径过大，虽然防护负压水击的效果很棒，但是会造成排气太快，引起正压水击；真空泄压阀口径过小，会造成进气太慢，做不到较好的预防水击的目的。所以在实际工作中，应该对真空泄压阀参数的选择上给予重视。2.1真空泄压阀概述2.1.1国内外真空泄压阀制造业现状目前,我国真空泄压阀行业主要为大量制作,造成了在市场上产品过于单一,要改变这一发展模式,就要坚持创新,在生产产品与改造技术方面创新,可以主动与科研单位、高等院校进行联合,共同创造新产品,努力拓宽市场,进而避免只有数量,提高产品等级,提升产品的附加值,注重自主品牌研发,进而使真空泄压阀行业进行良好的竞争。目前制约我国真空泄压阀行业进一步发展的主要问题为缺乏相关的专业人才,这会影响我国泄压阀行业的竞争力。要解决这个问题,可以运用内部培养和外部引进来改善。一方面,企业加强对现有员工的短期训练,以改善现有的专业人才的状况；另一方面,通过其他途径吸引人才,提升我国真空泄压阀行业。真空泄压阀的零件在机床上非常难安装:真空泄压阀主要的零件结构、形状种类繁多,有些零件壁薄、细长件,刚性差。在加工时,装夹和定位都很困难,因此需要特殊夹具。有的真空泄压阀零件,定位面的精度很低,表面粗糙度很高,有时采用非加工表面定位。这就增加了真空泄压阀制造的难度。经过几十年的努力，尤其是这几年的飞快发展，我国阀门行业已经获得了很大的进步，许多关键阀门得到质的飞跃。但是国内阀门行业起步时间慢，还处于发展时期，阀门设计、制造、生产和实验能力的能力跟国外相比较都差很多，因此，在阀门顶尖技术方面与其他国家相比较还有很大的提升空间，行业的发展过程还存在问题。（1）设计水平不高国外阀门的科研特色为：新产品的开发研究与用途紧密关联；内部研究与引进技术相辅相成；重视新技术的应用在阀门上。国内研发与服务的能力相对较差，主要是跟企业需要的服务有关，根据订单进行阀门设计和制作，工艺编制和阀门生产过程的现场技术处理，或者从事极少数的新产品开发。一些核心的技术还没有完全被掌控，国内生产研究合作程度很低，缺少国家级的阀门工程技术核心，这些都是导致国内阀门技术总体水平偏低的主要原因。第 10 页 共 27 页（2）工艺装备相对落后国外生产高端阀门大锻件大多数采用模锻。锻件质量高，材料利用率最高可达95%。最大锻造通径可达DN500。国外产品的热处理大多采用可控热处理，还有的采用真空热处理。淡化也采用了离子氮化、软氮化、化学处理等新工艺。虽然国内一些骨干企业通更新技术和精致的加工装置，但是大多数中小阀门制造企业机械加工装置比较落后，大多以万能机床为主，锻件还是采用常规的自由锻工艺，阀门产品质量水平相差较大。综上所述，国内真空泄压阀制造工艺与新产品开发虽然有了长足发展，但与国外先进制造技术、研发水平尚存在差距。2.2我国真空泄压阀企业发展情况我国真空泄压阀国产化是从零开始没有任何基础的，在80年代接手了第一台60万核电机组有关工程上核心项目，后来在搞秦山核电站时，宁波真空泄压阀厂作为核工程管件真空泄压阀的国产化探索企业，为真空泄压阀国产化产生了巨大的影响。改革开放后我国对真空泄压阀国产化加大力度，随着真空泄压阀行业不断提高的制造工艺水平，许多企业使用了许多先进的技术制造处毛坯铸件，采用钴60射线对铸件的不足进行检测；锻造使用先进技术。在进入21世纪后，真空泄压阀国产化速度加快，在有关重大项目上国产化有了成绩。现在约有3000家的大小真空泄压阀，其中温州600家，郑州近200多家，上海300多家，辽宁500家，江苏、福建各400余家，尽管鱼龙混杂，但产品品种已达6000多个型号，近3万个标准。造成真空泄压阀行业存在的诸多问题主要是改革开放后，市场急速扩大，而原有国营真空泄压阀企业纷纷停产整顿，造成真空泄压阀的发展停滞不前。近十年来，在少数企业的鼓动下，已经有了明显的进步，部分企业的有些品种甚至达到国际一流水平。但就整体来说，差距还很大，有很多工作要做。为此，分别作出2020年、2030年技术进步、发展规划有着很重要的意义。我国真空泄压阀产品发展虽然存在很多约素，但是我国真空泄压阀行业在未来市场前景非常宽广。这主要得益于：1、国家的大力支持。随着国家加快复兴制造业的政策逐步推广，通用基础制造业进展将进一步获得重点支持。2、真空泄压阀产品市场的强烈需要。国有经济稳定持续发展。固定资产逐渐投资扩张。另外，我国工业化时代的到来，石化行业、电力部门、冶金部门、化工行业和城市建设等使用真空泄压阀大户将对相关产品的需求增大。例如，石化行业在十三五期间在大、中型开工项目所需真空泄压阀预测总计为：真空泄压阀总需求量15.3万吨，年均需求量3.06万吨;真空泄压阀总需求额39.6亿元，年均需求额为7.92亿元。（1）拥有技术改进能力的企业具有长久的竞争优势。能够用先进技术改进传统产业，积极引进、消化、吸引国内外先进技术及装置，实现真空泄压阀行业和产品自身完善与晋级。这类真空泄压阀企业将拥有长时间的竞争优势。（2）行业龙头企业将得到较快发展。这些龙头企业不仅仅在气势上、而且在技术、资金上都占上风，随着市场对真空泄压阀产品品质要求的提高，这类企业将在激烈的对抗中获得机会。第 12 页 共 27 页2.3真空泄压阀广泛应用及真空泄压阀的常见问题2.3.1真空泄压阀的发展方向。我国的真空泄压阀制造业十分巨大，真空泄压阀厂家数以万计，遍布全国，目前我国已成为全球真空泄压阀产量和市场需求量最大的国家之一。但是我国的真空泄压阀行业大多为中小企业，年产值超亿元的不到10家，即使与海内其他机械行业相比较，不管在设备上或者是技术上都存在较大的落差，具有自主开发制造顶尖产品力量的单位很少。当前真空泄压阀企业都非常正视新产品的开发。应当看到，我国的真空泄压阀产业进行到今天，与国际水平还是有很大的差距，但已经超越了基础的仿制阶段。正在寻求进一步更新技术的路径，应当在分析借鉴国外技术的同时提升自我水准，从更高的层次上对真空泄压阀技术革新和产品开发研制的走向进行综合的分析和探索，努力发展具有自我知识产权的新产品。我国的真空泄压阀测试和试验装置与国际上真空泄压阀试验台生产强国相对比，仍充满着巨大的发展潜力。国外有许多值得我们借鉴的地方。国际优秀的真空泄压阀测试机无论是年产值还是质量都远高于国内，这就说明了两个问题，一是我国的真空泄压阀试验试压测试装置依然是内向型，二是真空泄压阀液压测试台依然有比较广袤的市场。但是，如何进入市场、占领市场则值得我们认真思虑。要在优字上下功夫。优，主要指的是品质，是品牌，是名牌。它的定位很广泛，贯穿于真空泄压阀机械产品技术、过程技术和组织技术的全过程，贯穿于真空泄压阀机械的零件、配套装置加工的各个工序，贯穿于真空泄压阀机械的产品安装、调试和售后服务工作的全方位、全过程、全天候。要真正把真空泄压阀机械产品做优。要向强字方面去努力。从本质上讲，在高质量、高端技术和经济效益上还不能算作生产强国。要在现有基础上，向强的方向去努力。要在化字上做文章。信息化在产品中体现为机电一体化，在管理中体现现代化，数字化PLC控制自动化。信息化已经由浅入深地变成现实。通过实现化，体现产品技术水平和企业管理文化。要在人字方面动脑筋。不论实现优、强、化，都需要通过人去实施、去实现，没有人才是不行的。人才是兴国之本、富民之基、发展之源，是科技创新、经济发展、社会发展的探索者、实践者。要培养人才，留住人才，使他们创业有机会，工作有平台，发展有空间。第 14 页 共 40 页第 23页 共 48 页2.3.2一般真空泄压阀的常见故障和预防措施一、填料函泄漏这是跑、冒、滴、漏的主要方面，在工厂里经常见到。产生填料函泄漏的原因有下列几点：阀杆已发生点蚀，或因露天缺乏保护而生锈；阀杆弯曲；填料使用太久，已经老化；操作太猛。消除填料泄漏的方法是：正确选用填料；按正确的进行装填；填料使用一定时间后，要更换；采取保护措施，防止锈蚀，已经锈蚀的要更换；阀杆弯曲要校直或更新；二、关闭件泄漏通常将填料函泄漏叫做外泄，把关闭件叫做内泄。关闭件泄漏，在真空泄压阀里面，不易发现。关闭件泄漏，可分两类：一类是密封面泄漏，另一类是密封圈根部泄漏。引起泄漏的原因有：密封面研磨得不好；密封圈与阀座、阀瓣配合不严紧；阀瓣与阀杆连接不牢；阀杆弯扭，使上下关闭件不对中；关闭太快，密封面接触不好或早已损坏；材料选择不当，经受不住介质的腐蚀；将截止阀、闸阀作调节阀使用。密封面经受不住高速流动介质的冲蚀；阀不能关严。三、阀杆升降失灵阀杆升降失灵的原因有：螺纹被介质腐蚀（指暗杆真空泄压阀或阀杆螺母在下部的真空泄压阀）缺乏润滑或润滑剂失效；阀杆弯扭；表面光洁度不够；配合公差不准，咬得过紧；阀杆螺母倾斜；第 1 页 共 49 页第 9 页 共 25 页2.4发展趋势与研究的主攻方向尽管目前国内真空泄压阀制造企业在国际竞争中所占有的份额还很少，但随着行业装备条件、技术水平的不断提高，中国真空泄压阀产品也在向高技术含量、高参数、耐腐蚀、长寿命方向发展，国内真空泄压阀行业的总体水平将大大提升，关键真空泄压阀将逐步实现国产化，国内真空泄压阀企业将参与更多的国际竞争，大量真空泄压阀出口也将成为发展的必然。根据纽威股份招股说明书介绍，影响行业发展的有利因素主要体现在以下方面：（1）国家产业政策推动真空泄压阀行业发展真空泄压阀行业属于装备制造业。装备制造业是为国民经济和国防建设提供生产技术装备的制造业，是制造业的核心组成部分，是国民经济发展特别是工业发展的基础。因此，国家对装备制造业的发展非常重视，将长期对行业采取鼓励和扶持的政策措施。国家“十三五”规划纲要明确指出，要大力发展装备制造业，努力提升核心技术，提升重要技术装备研发设计、核心元器件配套、加工制造和系统集成的整体水平。装备制造业调整和振兴规划也提出，“基础件制造水平得到提高，通用零部件基本满足国内市场需求，关键自动化测控部件填补国内空白，特种原材料实现重点突破”的规划目标。（2）跨国公司全球采购和真空泄压阀行业的产业转移近年来，随着美国和欧盟等国家和地区的产业升级，全球真空泄压阀行业产业转移的趋势日渐明显。中国作为制造业大国和新兴市场国家，制造业的发展具有很高的成本优势，已经发展成为全球真空泄压阀行业最重要的生产基地之一。而且，国内真空泄压阀企业的技术实力不断提高，已经基本能够适应全球多层次真空泄压阀应用领域的技术参数要求。（3）真空泄压阀的密封性、安全性、流通性为了实现对流体的控制，真空泄压阀一般应具备以下性能：即密封性能、强度性能、调节性能、动作性能和流通性能。对大多数真空泄压阀来说，密封问题是首要问题。由于密封性能差或密封寿命短而产生流体的外漏或内漏，会造成环境污染或经济损失，甚至造成人身伤亡。第 17 页 共 40 页第 1 页 共 49 页第 11 页 共 25 页3方案论证3.1从结构上对浮球(筒)式真空泄压阀，浮球(筒)杠杆式真空泄压阀，气缸式真空泄压阀，的结构等方面进行分析。（1）浮球(筒)式真空泄压阀真空泄压阀阀体为圆筒状，阀门内件包括不锈钢浮球（筒）、阀杆及阀瓣。阀门安装在泵出水口处或配水管线中，用来排除集积在管道中的空气，以提高管线及水泵的使用效率，当管道内产生负压时，此阀迅速吸入外界空气，以防止管线因负压而损坏。当管道内开始注水时，阀瓣处在开启的位置，进行大量的排气，当空气排完时，阀内充满水，浮球（筒）上升并带动阀瓣关闭，停止排气，当管内水正常输送时，如有少量空气聚集在阀内到相当程度，阀内水位下降，此时空气由小孔排出。当水泵停止时，管内水流空或遇管内产生负压，此时塞头迅速开启，吸入空气，确保管线安全。介质温度：0-80。因为水中通常都溶有一定的空气，而且空气的溶解度随着温度的升高而减少，这样水再循环的过程中气体逐渐从水中分离出来，并逐渐聚在一起形成大的气泡甚至气柱，因为有水的补充，所以经常有气体产生。为此就衍生出真空泄压阀这一名词,在日常生活也解决了不少问题。一名词,在日常生活也解决了不少问题.工作原理：当系统中有空气时，气体聚集在快速真空泄压阀的上部，阀内气体聚积，打开排气口；气体排尽后，水位上升，浮筒也随之上升，排气阀停止排气。如图1所示第 1 页 共 49 页第 21页 共 25 页图1 浮筒真空泄压阀（2）浮球(筒)杠杆式真空泄压阀在浮球(筒)式真空泄压阀的基础上改进而成。通过杠杆原理使得在较大压力状态也能排气，排气最大压力一般不超过0.08MPa。这类真空泄压阀结构简单，但有一定缺陷。输水管道坡度不大时，管道中大多是一段水一段气的柱塞流状态。浮球式真空泄压阀的浮力较小，排完第一段气体后水就把浮球托起，第二段气体即有压力，假定压力为0.12MPa，气体对浮球的托力等于排气口面积乘管道内压力，计算可得DN100真空泄压阀托球力约1500 N,DN300真空泄压阀托球力14000N,故大排气口不可能再自动开启排气，在柱塞流状态中失去排气功能。如图2所示图2 杠杆式真空泄压阀第 20 页 共 27 页（3）气缸式真空泄压阀是近几年才出现的进排气装置(见图3)，是根据气缸原理制成的不同于其他任何一种进真空泄压阀的全新装置，其原理是用浮筒杠杆等控制气缸内气动膜片动作，从而控制阀体排气口启闭。在高压(1MPa以下)状态下，无论是多段水柱、气柱相间，有压无压气体均可高速排出。这类真空泄压阀结构上的主要特点是：大、小排气口或仅大排气口的有效排气口径不小于真空泄压阀公称直径的70%，排气口径大，排气速度快，且在任何情况下均可高速排气。一般设计者在选择真空泄压阀时以真空泄压阀的公称直径计算排气量。气缸式真空泄压阀则完全能满足设计要求，真正起到防止管道出现水击和爆管的作用。图3 气缸式真空泄压阀随着真空泄压阀在工程中的广泛应用,目前真空泄压阀在使用过程中存在以下问题:(1)水气相间时大排气口仅能排出第一段气体,不能连续排气。(2)在排气过程中突然起球堵住排气口,终止排气,很多浮球式真空泄压阀都存在当管道空气压力较大或气流带水时,使大排气口突然起球终止排气的问题。(3)小排气口径一般为35mm,仅能微量排气,如果大排气口性能不好,仅靠微孔排气,对于大管径输水管是极危险的。因为此次真空泄压阀的设计主要用于生活用水和工业用水的输水管道，所以选择结构简单，能吸排气和保护管道的快速浮筒真空泄压阀。第 22 页 共 40 页3.2从密封性上3.2.1阀体阀盖连接处密封设计成法兰连接，一般选用钢圈密封，对于平垫圈和R型钢圈，其密封原理主要靠螺栓压紧力，在钢圈与阀体、阀盖接合面之间产生足够大的比压(即接合面密封所需的必须比压和介质压力作用在钢圈中径的内圆面积上产生的力，折算为密封面面积上所产生的比压)，从而达到强制密封。3.2.2阀座密封阀座采用整体式结构，设置在真空泄压阀的浮筒上，即在浮筒上直接加工出来。3.2.3阀板密封此次阀板密封在软密封和硬密封中选择。软密封（见图5）：密封副的两侧一侧是金属材料,另一侧是有弹性的非金属材料的被称为软密封.如:钢+橡胶;钢+四氟聚乙烯;等.这种密封的密封性能较好，可以作到零泄漏，但不耐高温,易磨损,机械性较差.硬密封（见图6）：密封副的两侧均是金属材料或较硬的其它材料的被称为硬密封.这种密封的密封性能较差,但耐高温,抗磨损,机械性能好.如:钢+钢;钢+铜;钢+石墨;钢+合金钢;（这里的钢也可能是铸铁,铸钢,合金钢也可能是堆焊,喷涂的合金）.第 23 页 共 27 页 图5 软密封 图6硬密封因为阀板的密封要求要密封性好，所以此次阀板的密封选用软密封。3.2.4阀杆密封此处阀杆密封采用O型密封圈密封。O型密封圈特性：（1）性能稳定，在介质中不易溶胀，热收缩效应（焦耳效应）小。 （2）易加工成型，并能保持精密的尺寸。（3）不腐蚀接触面，不污染介质等。3.3工作原理当气体进入真空泄压阀阀腔聚集在真空泄压阀的上部，随着阀内气体的增多，压力上升，当气体压力大于系统压力时，气体会使腔内水面下降，浮筒随水位一起下降，打开排气口；气体排尽后，水位上升，浮筒也随之上升，关闭排气口。 第 25 页 共 40 页1：阀体 2：浮筒 3：阀盖 4：DN40真空泄压阀 5：调流阀6：调整垫 7：薄螺母 8：弹簧 9：管接头第 1 页 共 49 页第 9 页 共 25 页4.设计计算过程4.1阀门的主要技术参数1.阀门口径：DN=200mm2.设计压力：PN=0.6MPa3.工作介质：水、空气4.2阀体设计4.2.1阀体的功能阀体是阀门中最重要的零件之一，阀体的重量通常占整个阀门总重量的70%左右。阀体的主要功能有：作为工作介质的流动通道；承受工作介质压力、温度、冲蚀和腐蚀；在阀体内部构成一个空间，设置阀座，一容纳启闭件、阀杆等零件；在阀体端部设置连接结构，满足阀门与管道系统安装使用要求；承受阀门启闭载荷和在安装使用过程中因温度变化，振动，水击等影响的产生的附加载荷；作为阀门总装配的“基础”。第 27 页 共 40 页4.2.2阀体的结构设计（1）阀体的结构真空卸压阀阀体的结构决定于阀体与管道、阀体与阀盖的连接，就制造方法而言，有铸造、锻造、锻焊、铸焊以及管板焊接等几种。该阀体全采用焊接阀体，由于该阀门口径较大，市场上没有这么大规格的成熟无缝钢管，因此采用钢板焊接。这种结构既节省材料又能获得理想流道，且重量轻、表面质量好、清洁度高、流阻小，结构简单，加工方便。阀体材料选用不锈钢06Cr19Ni10，按照GB/T 42372007不锈钢热轧钢板和钢带，其屈服强度按下表取 表1 不锈钢06Cr19Ni10特性表牌号屈服强度Rp0.2MPa抗拉强度RmMPa断后伸长率A%硬度值HBW06Cr13Ni1020551540201（2）阀体壁厚及其计算阀体壁厚的计算方法主要由下列因素决定：A阀体材料的力学性能阀体材料为06Cr19Ni10为塑性材料，对于塑性金属材料危险状态的判断是以产生过大的残余变形为标志，在计算阀体的强度时应以屈服极限作为强度标准，按第四强度理论最大拉应力理论计算。B阀体的结构尺寸阀体的公称通径为200mm，其外径与内径之比远小于1.2，应按薄壁容器的公式计算。C阀体的形状该阀体的形状为圆筒形。第 29 页 共27 页综上所述，该阀体的壁厚采用以下公式进行计算： (1) (2)=4.8mm式中阀体的壁厚，mm许用应力，屈服强度，取安全系数，取P设计压力，取公称压力，p=PN=0.6MPaDN阀体公称通径，DN=200mmC腐蚀余量，C=4mm考虑阀体的刚性要求，设计取(3)阀体的法兰连接尺寸按照ISO7005-1-1992金属法兰第一部分：钢法兰，PN25、DN800的图面整体钢制管法兰尺寸见下表： 表2 法兰尺寸表公称尺寸DN/mm连接尺寸法兰厚度C/mm法兰外径 D/mm螺栓孔中心园直径K/mm螺栓孔直径L/mm螺栓 数量 N/个 螺纹 规格1001231163.728M3354200129.5122432M36384.3密封副的设计与计算4.3.1阀座的的合计（1）阀座的结构形式该真空卸压阀的阀座采用整体式阀座，设置在空气阀的浮筒上，即在浮筒上直接加工出来。（2） 密封比压的验算A真空卸压阀密封面比压第 31 页 共 40 页 (3)=18840N (4) =7.5式中q密封面比压，阀座密封面上的介质力，N阀座密封面的平均直径，mm阀座密封面宽度，mmDN公称通径，DN=200 mmPN设计压力，PN=0.6B真空卸压阀密封面上必须的比压真空卸压阀密封面上必须的比压与密封面的材料（不锈钢)、宽度（）及压力（PN=1.0）有关，按阀门设计手册查表知。C真空卸压阀密封面的许用比压真空卸压阀密封面的材料为奥氏体不锈钢，且密封面间无滑动，按阀门设计手册查表知真空卸压阀密封面的许用比压q=15MPa。由于=1.0MPaq=7.5MPaq=15MPa，因此密封比压的设计符合要求。 （3）真空卸压阀阀板材料选用06Cr19Ni10，按照按照GB/T 42372007不锈钢热轧钢板和钢带，其屈服强度按下表取 表3 不锈钢06Cr19Ni10特性表 牌号屈服强度Rp0.2MPa抗拉强度RmMPa断后伸长率A%硬度值HBW06Cr13Ni1020551540201=205/1.8=113 (5)=0.5=0.5113=56.5 (6)=1.2=1.2113=135.6 = = (8) =18840/200(30-2) =1.07MPa=K/（） (9) =0.1218840/（30-2） =2.88式中许用应力，屈服强度，取=205安全系数，取=1.8许用剪应力，许用弯应力，