炼钢转炉专用气动蝶阀设计【12张图/11750字】【优秀机械毕业设计论文】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共23页)
编号：604644
类型：共享资源
大小：773.85KB
格式：RAR
上传时间：2016-02-26
上传人：木***
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
50
积分
- 关 键 词：
-
炼钢
转炉
专用
气动
设计
优秀
优良
机械
毕业设计
论文
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份,23页,7000字左右.
图纸共16张:
A1-总图.dwg
A1-液压系统管路图.dwg
A1-油缸部装图.dwg
A1-油箱焊接件.dwg
A2-电气原理图.dwg
A3-液压系统原理图.dwg
A3-油泵法兰座.dwg
A3-油缸护罩1.dwg
A3-油缸护罩2.dwg
A4-法兰1.dwg
A4-管接头.dwg
A4-连接螺栓.dwg
A4-斜1铰链接头.dwg
A4-斜2法兰2.dwg
A4-斜2螺母.dwg
A4-直通管接头.dwg
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。此阀的工作原理是当气缸通过阀杆带动蝶板转动时，蝶板与阀体密封面吻合，将通道切断，即为关闭；反之，则为开启。
本论文还详细介绍了蝶阀的整体结构设计及主要零件的设计计算、主要零件的设计方法和设计步骤等。而且在在传动方案设计分析上进行气动装置的选定和主要参数的计算。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。
本文还对阀门的安装、保养及使用进行介绍
关键词：蝶阀，三偏心，气压系统、维护
目录
1、 前言......................................................5
2、三偏心蝶阀的结构设计及分析.................................6
2.1蝶阀的概况及优点分析.......................................6
2.2三偏心蝶阀结构分析.........................................6
2.3蝶阀的密封副结构...........................................8
2.4蝶板的启闭过程工作原理.....................................8
2.5阀体的结构设计及分析.......................................9
2.6阀体的结构长度确定........................................10
2.7阀体壁厚的设计计算........................................10
2.8密封件的选择..............................................11
2.9三偏心蝶阀密封比压的确定..................................13
2.10接头选择与强度校核.......................................14
2.11蝶板的设计计算...........................................15
2.12支架.....................................................17
2.13填料压套.................................................17
2.14轴承的选择...............................................18
3、传动方案的设计及分析........................................19
3.1气动装置优缺点分析........................................19
3.2气动汽缸的选定............................................20
3.3汽缸的主要参数计算........................................21
3.4传动原理分析..............................................21
4、阀门的安装、保养与使用......................................21
5、 小结......................................................22
参考文献......................................................22
1、课题内容与要求
课题内容：转炉炼钢是世界上普遍采用的炼刚技术。转炉炉气是在吹氧冶炼过程中产生的废气。其中主要成分是一氧化碳，二氧化碳，氮气，氢气，水蒸气，少量的氧气，氩气及微量的甲烷。合理的设计气动蝶阀对保证钢水质量，炉气回收，减少环境污染有重要的意义。具体内容：开题报告、绪论、计算书、技术设计说明书、设计小结、参考文献、装配图等
工作原理：
气动蝶阀是随阀杆带动蝶板做启闭性。
要求：
1．解决气动蝶阀的密封性
2．阀门驱动装置为气动
3．适合的阀门材料的选择
4．阀门主要零部件设计
2、课题参考文献
1． 《实用阀门设计手册》主编：陆培文 机械工业出版社
2． 《现代实用气动技术》主编：SMC（中国）有限公司 机械工业出版社
3． 《机械设计手册》主编：成大先 化学工业出版社
4． 《气动元件产品样本》主编：机械工业部 机械工业出版社
5． 《工程力学》主编：张定华 高等教育出版社
6． 《机械制图》主编：李澄 高等教育出版社
7． 《机械设计基础》主编：陈立德 高等教育出版社
8．《液压与气压传动》主编：袁承训 机械工业出版社
9． 《机械零件设计手册》主编：东北大学工学院编写 东北大学出版社
3、课题任务进度安排
第一、二周：去阀门企业（技术科室、生产加工及装配线等等）进行实地调研，完成毕业设计开题报告
第三 周：整体结构设计、计算及装配图绘制
第四、五周：部分零件的设计及零件图绘制
第六 周：毕业设计交指导教师检查
第七 周：答辩幻灯片制作
- 内容简介：
-
炼钢转炉专用气动蝶阀设计 班 级： 机电 0603 姓 名： 金崇聪 指导教师：王文琛 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 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 。 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 c; 第二个偏心是指蝶板的回转中心 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 阀体设计的基本内容如下： 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。 在阀体方面我选用灰铸铁 有足够的强度、刚度和耐腐蚀性，满 足设计材料的要求。 根据参考资料，查得应用场景的介质温度介于 0 120 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 1.5 间，因为第一个压力 1 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 应的公称压力是 2.5 个公称压力就做为 设计的依据。 根据参考文献，由公称通径 00称压力 以确定蝶阀的法兰尺 寸及类型，该类型为：铸铁双法兰连接 阀体材料 灰铸铁 公称压力 称 通径 100 式中： T=b=50N=100g=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=t （ 1 式中 m3/h, 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： P=给定数据和计算的数据代入公式（ 1： T整后取 T=30 密封设计中的几个问题 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 靠，静摩擦因数大，故阀体与左右阀体间的密封采用 封圈。 的确定 由查表可知，公称通径为 100D=94A= B= - 得 24，得 7=10 A= A 蝶板中性面的长半轴 B 蝶板中性面的短半轴 径向偏心距： 0 e A/2 轴向偏心距： 5c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=20 e=8d=24轴承摩擦力矩： f 1d 式中 00 为阀体压力升值 ， P =轴承摩擦系数 ， 取值为 1 将数据代入公式中 ， 可得： m 根据阀杆螺母与支架的不同安装方式，支架可分为： 主要用于手轮操作的阀门 主要用于小口径阀门或低压阀门 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 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 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。 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。 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。 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。 载能自动保护。 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 又因结构尺寸不宜过大，总输出力不大于 10 40 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。 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， 40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。 气缸缸径的确定 活塞杆上的推力 活塞杆上的拉力 （ 式中 D 气缸直径 （ ; d 活塞杆直径 ( P 气缸工作压力 ( 载荷率 取气缸工作压力 活塞杆直径 d=24当活塞杆上的推力和拉力 2分别为： ， 再由上面的 和 两式可求得气缸直径 D 当推力作功时 : 4 = 即 D=116.9 拉力作功时： d 2=4 +242= 即 D=121.2 实际选用中气缸缸径选用： 125 阀门的安装、使用与保养 1)安装前，应将阀门清洗干净，并消除在运输过程中可能造成的缺陷。 2)安装时，应仔细核对阀门上的标志及铭牌是否符合使用要求。 3)本阀门运行应全开或全关，不能作节流用，以免密封面受冲刷而加速磨损。 4)若长期存放，应存放在干燥通风室内，并经常检查，防止腐蚀。 5)运输过程中严禁磕碰。 浙江工贸职业技术学院汽车与机电工程系 毕业设计（论文）任务书 课题名称： 炼钢转炉专用气动蝶阀设计 专 业： 机电一体化 班 级： 机电 0603 姓 名： 金崇聪 学 号： 06121332 指导教师： 王文琛 2008 年 11 月 20 日 1、课题内容与要求 课题内容：转炉炼钢是世界上普遍采用的炼刚技术。转炉炉气是在吹氧冶炼过程中产生的废气。其中主要成分是一氧化碳，二氧化碳，氮气，氢气，水蒸气，少量的氧气，氩气及微量的甲烷。合理的设计气动蝶阀对保证钢水质量，炉气回收，减少环境污染有重要的意义。具体内容：开题报告、绪论、计算书、技术设计说明书、设计小结、参考文献、装配图等 工作原理： 气动蝶阀是随阀杆带动蝶板做启闭性。 要求： 1 解决气动蝶阀的密封性 2阀门驱动装置为气动 3适合的阀门材料的 选择 4阀门主要零部件设计 2、课题参考文献 1 实用阀门设计手册 主编：陆培文 机械工业出版社 2 现代实用气动技术 主编： 国）有限公司 机械工业出版社 3 机械设计手册 主编：成大先 化学工业出版社 4 气动元件产品样本 主编：机械工业部 机械工业出版社 5 工程力学 主编：张定华 高等教育出版社 6 机械制图 主编：李澄 高等教育出版社 7 机械设计基础 主编：陈立德 高等教育出版社 8液压与气压传动 主编：袁承训 机械工业出版社 9 机械零件设计手册 主编：东北大学工学院编写 东北大学出版社 3、课题任务进度安排 第一、二周：去阀门企业（技术科室、生产加工及装配线等等）进行实地调研，完成毕业设计开题报告 第三 周：整体结构设计、计算及装配图绘制 第四、五周：部分零件的设计及零件图绘制 第六 周：毕业设计交指导教师检查 第七 周：答辩幻灯片制作 教研室主任意见： 教研室主任（签名）： 年 月 日 浙江工贸职业技术学院汽车与机电工程系 毕业设计（论文）开题报告 课题名称： 炼钢转炉专用 气动蝶阀设计 专 业： 机电一体化 班 级： 机电 0603 姓 名： 金崇聪 学 号： 06121332 指导教师： 王文琛 2008 年 12 月 3 日 1、课题研究的现状和意义 钢铁企业实现经济效益与社会效益的关键是最大限度地提高冶炼质量，降低能源消耗，减少环境污染。转炉炼钢是世界上普通采用的炼钢技术。转炉炉气是在吹氧冶炼过程中产生的废气。其中主要成分是一氧化碳，二氧化碳，氮气，氢气，水蒸气，少量的氧气，氩气及微量的甲烷。故设计配套的气动阀门对于保证钢水质量，炉气回收，减少环境污染具有重要意义： （ 1） 转炉炉气中含有大量的一氧化碳（平均在 60 70%），是很有价值的燃料和化工原料。如果 能进行回收，可用于工业锅炉，高炉热风炉，轧钢均热炉及铁合金烘烤等工艺，大大节约了能源消耗，降低了生产成本，其经济效益非常可观。有效回收炉气中的一氧化碳，不仅需要了解一氧化碳的浓度，而且必须控制氧气的含量。一氧化碳浓度太低，没有回收价值；氧的含量超过一定限度，就有爆炸的危险。所以在合理的设计阀门时，也要了解科学回收，保障安全生产，提高经济效益是至关重要的。 （ 2） 转炉排放的废气中，一氧化碳对人体十分有害，而二氧化碳是一种温室效应气体，直接排放必将导致环境污染，危及人类健康，破坏生态环境。当前生态环境已经岌岌可危 洪水的泛滥，土地沙漠化，地球的温室效应等等，所有这一切与人类对环境的破坏和污染都有着直接的关系，因此保护环境就是保护自己是件刻不容缓的事 。 气动蝶阀是转炉炼钢系统中关键零件，对环境保护起重要作用。 因为转炉炼钢中也有转炉除尘，故设计的的气动蝶阀对烟尘，烟灰也可进行处理。目前，我国燃煤烟尘排放量占排放总量的 70左右。烟尘主要以颗粒物的形式在大气中悬浮和传输。烟尘中小于 10 微米的固态和液态颗粒物是“可吸入颗粒物”（ 重要组成部分，它们粒小体轻，可长期飘浮在空气中，还可吸附各种金属粉尘、病原微生物，以及 苯并芘等致癌物。这些可吸入颗粒物随人的呼吸进入体内，或滞留在呼吸道不同部位，或进入肺泡，对人体健康造成极大危害。烟尘还可以降低大气透明度，影响植物的光合作用。 故此课题的研究对国家的经济发展无疑起到很大推动作用，对现在全球都关注的环境也有重要意义。 2、课题要解决的问题或研究的基本内容 解决的问题： 目前存在的问题较多，最严重是密封问题，此次设计最主要解决存在间隙问题 研究内容： 课题设计的气动蝶阀可配套于转炉炼钢中，也可用于飞灰 ， 烟尘及那种用于重力输送的高腐蚀性散料中。 因为设计的阀门主要输送的介质是气体，因此设计的密封性要高，所以密封性问题是主要解决问题，而且有些是腐蚀性气体，所以对于材料选择也有一定限制，还有气动装置，阀门的结构和零部件等 3、课题研究拟采用的手段和工作路线 1） 采用手段 到阀门企业调研，查阅阀门资料，请教指导教师等等 独立思考，使用标准，实践和调查 2）课题研究采用的工作路线如下： 1 去阀门企业（技术科室、生产加工及装配线等等）进行实地调研 2 完成毕业设计开题报告 3 整体 结构设计、计算及装配图绘制 4 部分零件的设计及零件图绘制 5 毕业设计交指导教师检查 6 答辩幻灯片制作 4、 课题研究进程计划 第一、二周：去阀门企业（技术科室、生产加工及装配线等等）进行实地调研，完成毕业设计开题报告 第三 周：整体结构设计、计算及装配图绘制 第四、五周：部分零件的设计及零件图绘制 第六 周：毕业设计交指导教师检查 第七 周：答辩幻灯片制作 5、课题成果 论文 （ ） 图纸 （ ） 产品或作品（ ） 应用程序（ ） 其它： 指导教师意见： 指导教师（签名）： 年 月 日 教研室主任意见： 教研室主任（签名）： 年 月 日 浙江工贸职业技术学院毕业设计 (论文 ) 1 浙江工贸职业技术学院 毕业设计（论文） 课题名称：炼钢转炉专用气动蝶阀设计 专 业： 机电一体化 班 级： 机电 0603 姓 名：金崇聪 学 号： 06121332 指导教师：王文琛 完成时间 2009 年 4 月 25 日 转炉炼钢配套的气动蝶阀设计 2 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。 此阀的工作原理是 当气缸通过阀 杆带动蝶板转动时，蝶板与阀体密封面吻合，将通道切断，即为关闭；反之，则为开启 。 本论文还详细介绍了蝶阀的整体结构设计 及 主要零件的设计计算、主要零件的设计方法和设计步骤等。 而且在在传动方案 设计分析上进行气动装置的选定和主要参数的计算。 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 对 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 浙江工贸职业技术学院毕业设计 (论文 ) 3 目录 1、 前言 5 2、三偏心蝶阀的结构设计及分析 6 阀的概况及优点分析 6 偏心蝶阀结构分析 6 阀的密封副结构 8 板的启闭过程工作原理 8 体的结构设计及分析 9 体的结构长度确定 10 体壁厚的设计计算 10 封件的选择 11 偏心蝶阀密封比压的确定 13 14 15 17 17 18 3、传动方案的设计及分析 19 动装置优缺点分析 19 动汽缸 的选定 20 缸的主要参数计算 21 动原理分析 21 转炉炼钢配套的气动蝶阀设计 4 4、阀门的安装、保养与使用 21 5、 小结 22 参考文献 22 浙江工贸职业技术学院毕业设计 (论文 ) 5 1 前言 阀门是国民经济建设中使用极广泛的一种机械产品。随着我国改革开发，建立社会主义市场和开展对外贸易的需要，在石油、天然气、煤炭、冶金和矿石的开采、提炼加工和管道输送系统中；在石油化工、化工产品，医药和食品生产系统中；在水电、火电和核电的电力生产系统中；在城建的给排水、供热和供气系统中；在冶金生产系统中；在船舶、车辆、飞机、航天以及各种运动机械的使用流体系统中 ；在国防生产以及新技术领域里；在农业排灌系统中都需要大量的阀门新品种。因此，阀门是我国实现四个现代化不可缺少的重要机械产品。它与生产建设，国民建设和人民生活都有着密切的关系。 为了实现多流体的控制，阀门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，会造成环境污染和经济损失；有毒的流体、腐蚀性流体、放射性流体和易燃易爆流体的泄漏有可能产生重大的经济损失，甚至造成人身伤亡。对于高中压气体阀门和安全阀 等，阀门的安全可靠性也是十分重要的。强度不够或动作不可靠（例如高压阀的阀体或重要零件的断裂，安全阀不能准确起跳、止回阀不逆止作用等），将会造成本体或系统的破坏而导致人身伤亡。 用于流体控制的阀门，从最简单的截断装置到极为复杂的自控系统，从品种和规格繁多。阀门的公称的公称通径从十分微小的仪表阀，到公称通径达 10M，重几十吨的工业管路用阀。阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性化学介质、泥浆、油品、液体金属和放射性流体等各种类型流体的流动。阀门的控制可采用多种传动方式，如手动、电动、气动、液动、电 液 联动及电磁驱动等；也可在压力、温度或其他形式传感信号的作用下，按预定的要求动作，或者只进行简单的开启或关闭。阀门就是依靠驱动或自动机构使其启闭件作升降，滑移，旋摆或回转运动，从而改变流道面积的大小，实现控制功能的。 随着工业技术的发展，普通的软密性蝶阀已满足不了工业上的需求，金属硬密性蝶阀很快被开发出来，并且三偏心结构蝶阀是蝶阀发展，演化中最高级一种。三偏心蝶阀自问世以来，为满足日益严酷的工况要求，其本身也经历着自我完善和不断发展的过程。即使最基本的零泄漏，理论上三偏心蝶阀都可以做的到，但实际还赖于周密的设 计，紧密的制造。 本次设计的蝶阀就是三偏心蝶阀，驱动机构采用双作用式普通气缸，利用压缩空气转炉炼钢配套的气动蝶阀设计 6 使活塞向两个方向运动，活塞行程可根据实际需要选定。此设计的阀门主要用于钢铁厂转炉炉气的回收等功能。当然，此阀也可以应用于化工、电站、石油等等。由于蝶阀应用于转炉炉气，故对其的密封性是首先要解决的问题，其次是蝶阀的结构的分析和主要零件的计算。 2 三偏心蝶阀的结构设计及分析 题的提出和蝶阀的概况及优点分析 阀门 产品的种类繁多，说法也不完全统一，有的按材质分（如铸铁阀、铸钢阀、锻钢阀等）、有的按连接形式分（如内螺纹、法兰阀等）、有的按温度分（如低温阀、高温阀、保温阀 等）。我国目前大多数习惯是按压力和结构种类来区分。按结构种类分主要有： 旋塞阀 、 闸阀 、 截止阀 、 球阀 、蝶阀等。根据各类阀的优缺点分析，蝶阀更适于转炉系统中使用。 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。 蝶阀具 有以下优点： （ 1） 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% （ 2） 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 （ 3） 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； （ 4） 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。 阀结构分析 碟阀的卓越性能与自身的不断地改进、演变、发展密切相关。为满足各种工况的要求，蝶阀先后经历了从同心向单偏心蝶阀 ，双偏心蝶阀和三偏心蝶阀的演变。 浙江工贸职业技术学院毕业设计 (论文 ) 7 图中字母： 阀体通道轴线； 旋转轴心的直线； j密封面运动轨迹； e径向偏心距； c轴向偏心距； E蝶板厚度 图中字母： 1阀杆 2蝶板 3弹性阀座 4压盖 5阀体 三偏心蝶阀是本次要研究的对象，它的结构如图下所示 蝶阀的三偏心结构见上图，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 对于三偏心结构的蝶阀，由于轴向偏心距 c 的存在，保证了蝶阀密封面是一个完整连续的锥面，且该密封面的几何中心容易确定，降低了密封面加工制造的难度。若密封面为正圆锥面，则由于蝶板密封面的回转半径大于阀座密封面相应部位的半径，从而在转炉炼钢配套的气动蝶阀设计 8 关闭的蝶板密封表面不能进入阀座，即产生“干涉”现象，而采用偏心角为 的锥面即所谓圆锥斜切可以解决这个问题 本设计采用三偏心蝶阀结构，具体结构尺寸见设计装 配图。 阀的密封副结构 阀门关闭时，碟板密封面与弹性阀座相接触，密封副在介质压力作用下产生微小的弹性变形，从而实现密封，要达到密封性能良好，操作灵活和扭矩小，金属密封蝶阀的密封副结构设计至关重要。根据阀门的公称通径，选择其结构形式。当 350般采用双偏心结构，当 400般采用三偏心结构。 板的启闭过程工作原理 图一为三偏心蝶板的设计原理简图，蝶板密封面为锥面，处于关闭的位置。对于锥体密封蝶板，若蝶板采用正圆锥体，则由于其大端直径大于阀座密封圈内径，因而在开启或者关 闭时蝶板不能通过阀座。采用偏心角为的偏心锥面便解决了这个问题。由于的旋转半径比密封副接触位置（ ）的旋转半径小，即点 于的旋转轨迹以下，所以蝶板可旋入阀座，并实现接触密封。同理， 的旋转半径大于密封副接触位置的旋转半径，即 的旋转轨迹位于先进入阀座的接触点的轨迹以下，故蝶板越关越紧。 图 1 三偏心蝶阀设计原理图 浙江工贸职业技术学院毕业设计 (论文 ) 9 体的结构设计及分析 1. 阀体的功能： 阀体是阀门中重要的零件之一，阀体的重量通常占整个阀门的 总重量的 70%左右。 阀体的主要功能有： A. 作为工作介质的流动通道。 B. 承受工作介质压力、温度、冲蚀和腐蚀。 C. 在阀体内部构成一个空间，设置阀座，以容纳启闭件，阀杆等零件。 D. 在阀体端部设置连接结构，满足阀门与管道系统的安装使用要求。 E. 承受阀门启闭载荷和在安装使用过程中因温度变化、振动、水击等影响所产生的附加载荷。 F. 作为阀门总装配的基础。 2. 阀体设计的基本内容 阀体的设计通常和阀门总体设计同步进行。 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。 气动蝶阀主要用于钢铁企业转炉炼钢中及其它工业输送系统中 ，因此它的工作介质主要是气体。转炉炼钢中产生的废气有：一氧化碳，二氧化碳，氮气，氢气，水蒸气，少量的氧气，氩气及微量的甲烷：这些化学元素中其中有一些具有腐蚀性，因此设计阀体的材料应耐腐蚀。在阀体方面我选用灰铸铁 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 0 120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 1.5 为第一个压力 1 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 应的公称压力是 2.5 个公称压力就做为设计的依据。 转炉炼钢配套的气动蝶阀设计 10 根据参考文献，由公称通径 00称压力 以确定蝶阀的法兰尺寸及类型，该类型为：铸铁双法兰连接，结构尺寸见零件图 体的结构长度确定 根据阀门公称通径和压力等级，结构长度，连接尺寸的有关标准或 规定，确定阀体的结构长度 三偏心蝶阀的公称通径为 100称压力为 2.5 以确定碟阀的类型为：铸铁双法兰连接。有查文献可得蝶阀的结构总长为 L=253度为 K=体尺寸看阀体零件图纸。 确定阀体的流动通道 根据阀门的流通能力和流体的阻力系数要求，确定合适的工作介质流动通道。 阀体的流动通道与阀门的口径一样为 100 体最小允许壁厚的设计计算 查资料阀体最小壁厚 （ 见表 如下 材料 公称压力（ 公称通径（ 公 式 灰铸铁 1100 1200 T= /8 . 5 1 1 . 12 1 2 0 0 D D T= /1 . 12 D 球墨铸铁 001500 T= /8 . 5 1 1 1 5 0 0 D D 塑性材料 50 T= 2 .3 表中的字母： 于大口径蝶阀需要作刚度校核，校验变形量 ，其经验公式为： 浙江工贸职业技术学院毕业设计 (论文 ) 11 d =J 式中 半径， 于一般大口径蝶阀， d 满足要求。 根据上面的公式，由下列已知数据： 阀体材料 灰铸铁 公称压力 称通径 1100据表可以选择相应的计算阀体壁厚的公式： T /8 . 5 1 1 . 12 1 2 0 0 D D (1式中： T= b=50N=100g=P 为关闭瞬间前后的压力差， 由参考文献得关于 P 的计算公式为： P = t （ 1 式中 m3/h, 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： P =给定数据和计算的数据代入公式（ 1： T 整 后取 T=30 封件的选择 在日常生活及工程实际中，泄漏现象屡见不鲜。生产设备的泄漏会造成多方面的危害设备中工作介质泄漏，会造成物料浪费，有时间能污染环境。易燃、易爆、剧毒、腐蚀性、放射性物质泄漏将危及人身安全，引起设备事故。环境中的气、水和粉尘等侵入设备会污染工作介质，影响产品质量或加剧零件磨损，缩短机器寿命。流体机械的内容泄漏影响容积效率，甚至工作失效。 有泄漏就有治漏，设备治漏的方法有：密封、堵塞、引流、焊接和修改。 转炉炼钢配套的气动蝶阀设计 12 在三偏心蝶阀中我选择的是密封。 对大多数阀门来说 (蝶阀也不例外 )，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，会造成环境污染和经济损失；有毒的流体、腐蚀性流体、放射性流体和易燃易爆流体的泄漏有可能产生重大的经济损失，甚至造成人身伤亡。 密封的概念：防止工作介质从机器和设备中泄漏或防止外界杂质侵入机器和设备内部的一种装置或措施。被密封的工作介质可以是气体、液体或粉状固体。密封性能是评价机械产品质量的一个重要指标。 密封的内容：将结合面间间隙封住，隔离或切断，增加泄漏通道中的阻力，在通道中的加设小型作功元件，对泄漏介质造成压力，与引起泄漏的压差部分抵消或完 全平衡，以阻止介质泄漏。举例：如填料密封、机械密封和螺旋密封等。 密封的功能：是阻止泄漏。造成泄漏的原因主要有两个方面：一是密封面上有间隙；二是密封两侧有压力差。消除或减小任一因素可以阻止或减小泄漏。但就一般设备而言，减小或消除间隙是阻止泄漏的主要途径。 密封设计中的几个问题 A. 密封用材料 密封材料应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料具有不同的适用性。对密封的材料的要求一般是： a. 材料致密性好，不易泄漏介质。 b. 有适当的机械强度和硬度。 c. 压缩性和回弹性好，永久变形小。 d. 高温下不软化、不分解，低温下不硬化、不脆裂。 e. 抗腐蚀性能好，在酸、碱、油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不黏附在金属表面上。 f. 摩擦系数小，耐磨性好。 g. 具有与密封面贴合的柔性性。 h. 耐老化性好，经久耐用。 i. 加工制造方便，价格便宜，取材容易。 显然，任何一种材料要完全满足上述要求是不可能的，但具有优异密封性能的材料能够满足上述大部分要求。 浙江工贸职业技术学院毕业设计 (论文 ) 13 B. 加工工艺 良好的加工工艺和成型工艺是保证密封件尺寸精度、表面特性以及提高抗腐蚀和耐磨能力的有效手段。以橡胶 O 形圈为例，它是靠给定的压缩变形量来保证密封的，如果由于尺寸精度差而保证不了必要的压缩变形量，就会出现泄漏。此外，由于 O 形圈是以预拉伸状态安装于密封部位，当运动摩擦发热时， O 形圈不是膨胀，而是收缩（拉伸状态下的橡胶受热收缩称为焦尔效应），这也可能使工作时的压缩变形量减小而发生泄漏。因此，设计时必须严格给定尺寸精度，并考虑到各种影响因素，例如与密封件的相接触的零件的尺寸精度，表面粗糙度及纹理方向等。 C摩擦、磨损 与润滑 摩擦和磨损是接触型动密封的中必然存在的问题。接触型动密封的密封件与被密封件相接触，由于有相对运动而产生摩擦，导致发热和零件表面的磨损，这是引起泄漏及密封件损坏的主要原因。因此，润滑方式与润滑的选择就成了密封设计中必须慎重考虑的问题。 三偏心金属密封蝶阀是一种金属对金属密封的阀门，在密封面处无四氟乙烯，橡胶或其它非金属材料，因此可保证阀门耐磨，长时间工作不变形，也不会由于阀座变形而导致阀门泄漏。三偏心金属密封蝶阀在阀门启闭过程中阀板和阀座即脱开，它们之间无摩擦。故三偏心金属密封蝶阀有极长的使用寿命，不 易泄漏，备品备件的消耗少，检修费用低。 冶金工业中轧钢工序如热炉的高温烟气，钢厂转炉吹氧吹氮，高炉鼓风机紧急放空等管道的控制都有一定的难度。如用三偏心蝶阀，以上问题有望解决。 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 偏心蝶阀密封比压的确定 由参考文献可得密封比压的公式： q h=m ja c 转炉炼钢配套的气动蝶阀设计 14 式中 q h 为蝶阀的必需比压， 1 为计算压力， g+P 为比例系数，取 m=1 a,于密封副材料为钢和硬质合金来说。 a=35,c=1 b=计给定） 将以上数据代入上面公式，得： 于刚性密封面， 出来的值降低 25%，即 据文献，可以查得密封材料比压 q=150此设计比压 q q 即 q 150 根据需要取 q=头选择与强度校核 接头是阀杆与闸板的连接零件。 接头的结构形状为 T 形，接头与阀杆采用螺纹连接，接头螺纹为： 6H，孔深为 30头与双闸板之间采用浮动连接，这样在介质在介质压力作用下形成可靠的单向密封同时由于采用浮动连接，双闸板启闭时会因轴线不同 心而造成无规则旋转，闸板与左右阀体密封面间的摩擦是紊乱而不是直线的，因此，大大提高使用寿命。 接头采用的材料是铸钢（ 经退火处理。 强度校核 拉压应力强度校核公式为： = 式中 阀杆所受的拉压应力（ 阀杆拉压的总轴向力（ N） F 阀杆的最小截面积，一般为螺纹根部或退刀槽的面积（ 许用应力。因接头的材料是 35 钢，经查阀门设计手册表 3 140得：材料的许用应力为 98 活塞杆上的 推力和拉力 2分别为： 阀杆拉的总轴向力为浙江工贸职业技术学院毕业设计 (论文 ) 15 阀杆压的总轴向力为 F= /4（ 其中 D 为 25 8 所以， F=（ 252=236.3 头在受拉时，应力强度为： = 98 头在受压时，应力强度为： = 98 所以该接头满足强度要求。 以上公式参照杨源泉主编的阀门设计手册第 453页。 板的设计计算 的确定 根据参考文献，由公称通径可以得出蝶板大端的直径 D 即蝶阀阀座的最小通径。表2 蝶阀阀座的最小通径 D（ 12238 公称通径 80 74 400 375 100 94 450 425 125 119 500 475 150 144 600 575 200 190 700 670 250 230 800 770 300 280 900 870 350 325 1000 970 由表可知，公称通径为 100D=94根据参考文献可得公式： A=炉炼钢配套的气动蝶阀设计 16 B=A0 心角取目前阀门制造商广为采用的，选择 a=15 根据 4，得 7度 E=10据公式可得 A=中 A 蝶板中性面的长半轴 B 蝶板中性面的短半轴 偏心角取目前阀门制造商广为采用 a=b 的情形，而且这种情况易于蝶板的加工和定位 由参考文献将已知数据代入可得： 径向偏心距： 0 e A/2 轴向偏心距： 5 c 及 5 c 1 5 3 3 e +5 （ 2 5 c 4 2 4 6 8 e +5 因蝶阀的密封力矩与径向偏心距近似成正比关系，因此应尽量降低径向偏心距 向偏心距 e 存在如下的关系： e+2a+y) 2200（ 2 式中 蝶板大端椭圆的长半轴， 70 为蝶板大端椭圆的短半轴 又因 a+y)= 222ta n s e c1 ta tg b=0=1 a ,代入数据得 计算所得的数据代入式（ 2，得： e （ 2 综上，径向偏心距和轴向偏心距的适宜范围由式（ 2式（ 2确定。若取 e=8江工贸职业技术学院毕业设计 (论文 ) 17 则式（ 2为： 5 c 阀杆直径为 d,为了保证三偏心蝶阀具有完整、连续的密封表面，则轴向偏心 d 2(E ) （ 2 为了增加阀杆的刚度，阀杆的直径应该取大一些，而对于式（ 2有 c 增大，才能使 d 的取值范围增大，故取 c=20入式（ 2： d 24步取 d=24此，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=20 e=8d=24由参考文献可知三偏心力矩的计算公式如下： 轴承摩擦力矩： 2P d 式中 00为阀体压力升值， P =轴承摩擦系数，取值为 1 d=24数据代入公式中，可得： m 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： 主要用于手轮操作的阀门 主要用于小口径阀门或低压阀门 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。 支架与阀体的连接是采用 双头螺栓，支架与气缸的连接是采用 普通螺栓。 支架的计算主要是计算支架的强度和刚度。 料压套 填料压套在蝶阀中主要起压紧填料作用，采用材料 2称压力 炉炼钢配套的气动蝶阀设计 18 具体结构型式及尺寸见填料压套零件图。 承的选择 按照轴承所能承受的外载荷不同，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。主要承受径向载荷的轴承叫做向心轴承，其中有几种类型还可以承受不大的轴向载荷；只能承受轴向载荷的轴承 叫推力轴承，轴承中与轴颈紧套在一起的叫轴圈，与机座 相联的叫座圈；能同时承受径向载荷和轴向载荷的轴承叫做向心推力轴承。 根据阀轴的受力情况，选向心轴承 （ 1）阀轴所受的径向载荷 根据参考文献对蝶板的受力情况分析，则阀轴的径向载荷 R为： R = A B 中 =(A,B 由上面计算得到 ) 由于支撑轴承的轴承在结构上需要两个，因此每一端轴承所受的径向 载荷 R 为总载荷的一半。将以上数据代入公式得： R= /2R = 2）滚动轴承的设计计算 已知轴承的径向载荷 R=承载荷很小可忽略不计，轴承的频率 n=转时有轻微冲击，预期计算寿命 000h。 求比值 根据参考文献，查表知深沟球轴承的最大比率 ，此时 A/R e 初步计算当量动载荷 P 由公式 P= R+Y A) 按照参考文献，查表可知， 按照参考文献，查 表可知， X=1， Y=0，则 P= R+Y A)=求轴承应有的基本额定动载荷值 C=P 11660103 6 0 7 0 0 010 =按照轴承样本或设计手册，选择 C=4320N 的轴承，经验算得到轴承的寿命为： 浙江工贸职业技术学院毕业设计 (论文 ) 19 361060= 361 0 4 3 2 06 0 7 . 5 9 2 3 . 5 8 =227412 5000 满足要求。 轴承的相关尺寸为 ：轴承直径 承宽度 b=9动装置优缺点分析 传动控制系统中主要包括：气动、液动，电动三种。各有各的优缺点，在此不作详细介绍了。 由于此设计的阀应用于钢铁厂，主要输送的介质是气体。当然，此阀也可应用到发电厂、化工厂、炼油厂等。此阀采用驱动装置为气动。 气压传动与控制技术简称气动技术，是指以压缩空气为工作介质来进行能量与信号的传递，实现生产过程机械化、自动化的一门技术，它是流体传动与控制学科的一个重要组成部分。 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。 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 。 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。 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。 载能自动保护。 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 ： 1. 由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差。 转炉炼钢配套的气动蝶阀设计 20 2. 因工作压力低（一般为 又因结构尺寸不宜过大，总输出力不大于 10 40 3. 噪声较大，在高速排气时要加消声器。 4. 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。 气缸是气动执行元件之一。气缸是将压缩空气的能量转换成直线 往复运动形式机械的能量转换装置。 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， 40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
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号