机械毕业设计（论文）-低温截止阀的设计【说明书+CAD+SOLIDWORKS】

1、本科毕业设计题目低温截止阀的设计学院工业制造学院机械设计制造及其自动化学生姓名学 号年级 11指导教师职称 讲师2015年3月28日低温截止阀的设计专业：机械设计制造及其自动化学号：姓名：指导老师：摘要:本课题來源于当今社会液压元件的创新和更新换代基础z上，通过设计出低温截上阀，从 而来满足当今社会液压元件更新换代能力不足的缺陷。低温截止阀是能够在低温丄况卜使用的截止阀，通常把丄作温度低于-40°c的截止阀称为低温截 止阀。低温截止阀是石油化工、空气分离、天然气等工业不可缺少的重要设备0，其质量的优劣 决定着能否安全、经济、持续地生产。随着现代科技的发展，低温截止阀的用途越来越广，需

2、求也 越來越大。本文运用大学所学的知识，了解低温截止阀的工作原理，在此基础上，设计一款低温截止阀。 该低温截止阀的丄作介质为12mpa的液压油，它是用来改变管路断而和介质流动方向、控制输送介 质的压力、流量、温度的一种装直。通过查找相关料，了解低温截止阀的内部结构和工作原理，构 建了低温截止阀组成结构的总的指导思想，从而得出了该低温截止阀的优点是高效，经济，并且截 止效果好，运行平稳的结论。关键词：低温截止阀;液压元件;截止阀;装置the design of the cryogenic valvespecialty： mechanical design and manufacturing st

3、udent number:student：supervisor: gao lei naabstract: this subject comes from the modern society the hydraulic components of the innovation and upgrading of the basis, through the design of cryogenic valves, thus to meet the needs of today's society.low temperature valve is to be used at low temp

4、erature condition of the valve, usually working temperature lower than valve called the cryogenic valves. low temperature valve is one of the important equipment in petrochemical industry, air separation, natural gas and other industrial indispensable, its quality determines whether the security, ec

5、onomic and sustainable production. with the development of modern technology, low temperature valve applications more and more widely, the demand ismoreandmorebig in this paper, the use of university knowledge, understand the working principle of cryogenic valves, on this basis, the design of a low

6、temperature valve the working fluid temperature stop valve for hydraulic oil 12mpa, which is a device for changing the flow direction of medium conveying pipeline section, and the control of media pressure, flow, temperature through the search related material, understand the low cut-off valve of th

7、e internal structure and working principle, construction of low temperature cut-off valve total guiding ideology structure, thus obtains the advantages of the low temperature valve is efficient, economic, and cutoff effect is good, smooth operation of the conclusion.key words: low temperature cut-of

8、f valves; corrugated tube; ball screw; the disc; the valve stem caxat程图文档(9)e图纸合集. dwgea2 -阀盖支 架dwga2-阀杆.dwgea2-阀体.dwgea2-截止阀手轮.dwg过a4-阀掰.dwg£a4-填科压盖dwgea4-埴科压m2.dwg jpeg图像三淮截囹.jpg-microsoft word 97 2003 如说明.doc丿文件夹sw三维图全套设计，请加12401814绪论1课题的來源与研究的目的和意义错误！未定义书签。1. 1本文研究的主要内容和要求41.2低温截止阀的结构和工作原理错

9、误！未定义书签。1.3低温截止阀的优缺点错误！未定义书签。2低温截止阀的总体方案的设计和布局72.1低温截止阀的总体方案图92.2低温阀门零部件材料选择102.2. 1阀体、阀盖、阀座、启闭件等的材料选择112. 2.2阀杆材料选择122.2.3紧固件材料选择142. 2.4垫片材抖选择153低温截止阀密封设计及计算153.1密封元件的选型分析163.1.1上密封装置的设计173. 1.2阀杆填料处密封173.2填料密封主密封压力的计算错误！未定义书签。3.3填料装置的计算错误！未定义书签。3. 3.1填料箱孔的主要尺寸参数错误！未定义书签。3. 3.2填料装置主要零件的强度校验203.4填料

10、与阀杆摩擦力的计算203.5低温截止阀手轮的选取213.6滚珠丝杆的选取及强度校核错误！未定义书签。4低温截止阀的检验225结论23参考文献24致谢25绪论1课题的来源与研究的目的和意义机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消 费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备， 机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效 益冇很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科 学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的 战略重点之一。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、

11、工具，以至能 源和材料生产的部门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大 服务领域：研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研 制和捉供从事各种服务的机械、研制和捉供家庭和个人生活屮应用的机械、研制 和提供各种机械武器。不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有：建立和发展 机械工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金 属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和转换 的热力学；研究各类冇独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机 械原理和机械零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和

12、非金 属工艺学等等。研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械 产品，以适应当前和将来的需要。机械产品的生产，包扌4生产设施的规划和实 现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具; 确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行 冇效的控制。机械制造企业的经营和管理。机械一般是出许多各冇独特的成形、 加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。生产批量有单件和小批，也有屮批、 大批，直至大量生产。销售对彖遍及全部产业和个人、家庭。而且销售量在社会 经济状况的影响下，可能出现很大的波动。因此，机械制造企业的管理和经营特 别复

13、杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、 修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用屮的可靠性和经济性。机械产品的应用。这方面包插选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、 修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用屮 的可靠性和经济性。研究机械产甜在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境 污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一 项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。机械的种类繁多，可以按几个不同 方面分为各种类别，如：按

14、功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等； 按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力 机械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在其研究、开发、设计、制造、运用 等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些不同阶段，机械工程又可划 分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、 机械运用和维修等。这些按不同方而分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械 工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理 分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、 内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的

15、屮心电站设备、工业动力装置、铁路机车、 船舶轮机工程、汽车工程等都有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动力机械, 也是热力机械、流体机械和透平机械，它屈于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可 能也屈于核动力装置等等。19世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的 大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19世纪下半 叶才逐渐成为一个独立学科。进入20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总 量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势 在20世纪屮期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专

16、业化是必不 可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大 规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术 整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识 过狭，考虑问题过专，在i办同工作时配合协调困难，也不利于继续自学捉高。因 此口 20世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论, 拓宽专业领域，合并分化过细的专业。械工程以增加生产、提高劳动生产率、提 高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。在未来的时代，新产品的研 制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为 超经济

17、的冃标任务。机械口j以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的 工作，而且完成得更快、更好。现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的 机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。 新兴的电了计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手 段，这就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨犬的影响，而在未來年代它还 将不断地创造宙人们无法想象的奇迹。人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂 的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整 个进化过

18、程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人 工智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制, 其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消 除了这个限制。计算机科学与机械工程z间的互相促进，平行前进，将使机械工 程在更高的层次上开始新的一轮大发展。19世纪时，机械工程的知识总量还很有 限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程, 19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入20世纪，随着机械工程技术的发 展和知识总量的增长，机械工程开

19、始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种 分解的趋势在20世纪屮期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是 必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹 稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和 技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的 知识过狭，考虑问题过专，在i办同工作时配合协调困难，也不利于继续自学捉高。 因此口 20世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理 论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。综合-专业分化

20、-再综合的反复循环， 是知识发展的合理的和必经的过程。不同专业的专家们各具有精湛的专业知识， 又具冇足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的而貌，才能形 成互相协同工作的有力集体。综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与 专业的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识 屮，包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与 专业问题。1.1本文研究的主要内容和要求低温阀门的主耍设计内容：（1）第一部分是截止阀温度总体设计：主要是针对低温阀满足各种条件， 结合内部截止阀结构和优点的阀芯和阀腔的布置方案有一个大致的方向和各部 件可能设置，最终

21、可以弥补低温截止阀的流体阻力大，开启和关闭时所需力较大, 不适用于颗粒，粘度，易结焦的介质和调节性能差的缺点。（2）第二部分是低温截止阀组件的设计：这部分主要是对设计计算的主要部 分的低温截止阀，强度校核。根据低温阀门的相应要求和规定的状态，在低温截 止阀结构简单，加工，维修成木，改进和提高。模拟分别组装成组件，然后定义 之间的对应连接关系，最后组装成一个完整的组织。（3）汽车cad软件应用程序将模型映射到相应的工程图纸，结合立体字软件 的使用，各种信息反应工程制图系统在地面上，为了实现机制进一步精确设计和 检验。要求：低温阀门工作条件恶劣，工作介质的大部分物质，易燃，易爆，渗 透性强，最低工

22、作温度为269°c,最大工作压力可达lompao因此，低温阀门的 设计，制造，检验和通用阀门相比有很大的不同。一般来说，根据低温截止阀的 使用条件，设计工作捉出以下要求：（1）截止阀在低温介质及周围环境温度要长时间工作的能力的组合（一般为10 年或 3500 j 5000 周期）；（2）截止阀的相对低的温度屮，不应该是一个重要的热源，这是因为热流量 会降低热效率，热流量太多，也可能使低温介质汽化阀内，造成异常高压，危险;（3）产生有害影响密封性能和低温介质不应手轮操作性能和填料；（4）直接接触低温介质组合阀块结构应符合防火防爆的有关要求；（5）低温阀组件工作不能润滑，所以需要采取措施

23、防止摩擦部位，划痕。 在低温阀门设计过程屮上述要求外，还应注意上述要求在低温度的具体要求在截 止阀，低温截止阀的设计过程也应符合相应的普通截止阀的要求。1-2低温截止阀的结构和工作原理低温截止阀的阀杆轴线与阀座密封面垂直。阀杆开启或关闭行程相对较短， 并具有非常可靠的切断动作，使得这种阀门非常适合作为介质的切断或调节及节 流使用。低温截止阀的阀瓣一旦处于开启状况，它的阀座和阀瓣密封而z间就 不再的接触，并貝有非常可靠的切断动作，合得这种阀门非常适合作为介质的切 断或调节及节流使用。低温截止阀一旦处于开启状态，它的阀座和阀瓣密封面之 间就不再有接触，因而它的密封面机械磨损较小，由于大部分截止阀的

24、阀座和阀 瓣比较容易修理或更换密封元件时无需把整个阀门从管线上拆下来，这对于阀门 和管线焊接成一体的场合是很适用的。介质通过此类阀门时的流动方向发生了变 化，因此截止阀的流动阻力较高于其它阀门。常见的低温截止阀分别如图1,图 2,图3所示：1.3低温截止阀的优缺点(1) 截止阀结构比闸阀简单，制造与维修都较方便。(2) 密封面不易磨损及擦伤，密封性好，启闭时阀瓣与阀体密封面之间无相对滑动， 因而磨损与擦伤均不严重，密封性能好，使用寿命长。(3) 启闭时，阀瓣行程小，因而截止阀高度比闸阀小，但结构长度比闸阀长。(4) 启闭力矩犬、启闭较费力，启闭吋间校长。(5) 流体阻力大，因阀体内介质通道较曲

25、折，流体阻力大，动力消耗大。(6) 介质流动方向公称压力pnw16mpa时，一般采用顺流，介质从阀瓣下方向上流; 公称压力pn20mpa时，一般采用逆流，介质从阀瓣上方向下流.以增加密封件能。 使用时，截止阀介质只能单方向流动，不能改变流动方向。(7) 全开时阀瓣经常受冲蚀。截止阀的阀杆轴线与阀座密封面垂直。阀杆开启或关闭行程相对较短，并具有非常 可靠的切断动作，使得这种阀门适合作为介质的切断或调节及节流使用。缺点1、流体阻力大，开启和关闭时所需力较大。2、不适用于带颗粒、粘度较大、易结焦的介质。3、调节性能较差。优点1、双重的密封设计(波纹管+填料)若波纹管失效，阀杆填料也会避免；2、外泄漏

26、，并符合国际密封标准；3、没冇流体损失，降低能源损失，提高工厂设备安全；4、使用寿命长，减少维修次数，降低经营成木；5、坚固耐用的波纹管密封设计，保证阀杆的零泄漏，提供无需维护的条件。6、波纹管密封截止阀采用波纹管密封的设计，完全消除了普通阀门阀杆填料密封 老化快易泄露的缺点，不但提高了使用能源效率，增加生产设备安全性，减少了维修费 用及频繁的维修保养，还提供了清洁安全的工作环境。2低温截止阀的总体方案的设计和布局2. 1低温截止阀的总体方案图低温截止阀是指关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门。根据阀瓣的这种移动形 式，阀座通口的变化是与阀瓣行程成正比例关系。由于该类阀门的阀杆开启或关闭行程

27、相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，乂由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比 例关系，非常适合于对流量的调节。因此，这种类型的阀门非常适合作为切断或调节以 及节流使用。其貝体方案布局图如22.2低温阀门零部件材料选择2.2. 1阀体、阀盖、阀座、启闭件等的材料选择温度高于-100°c吋可选用铸件，温度低于-100°c吋选用铸件，低压和小口径阀门可 选用铜合金或铝合金。2.2.2阀杆材料选择采用奥氏体不锈耐酸钢制造，例如20cr,需经过适当的热处理，以捉高抗拉强度， 同时必须镀硬偌（镀层厚度0.040.06mm）,或进行渗氮处理，以提高表面硬度。2.2.3紧固件材料选择温度高

28、于-100°c时，螺栓材料采用ni、cr-mo等合金钢，需经适当的热处理，以防 止螺纹咬伤；温度低子-100°c时，螺栓材料可采用奥氏体不锈钢。螺母材料一般采用 mo钢或ni钢，同时螺纹表而涂二硫化钥。2.2.4垫片材抖选择使用温度高于196°c,低温最高使用压力为3mpa时，可采用长纤维自石棉制成的 石棉橡胶板；使用温度高于-196°c，低温最高使用压力为5mpa时，可采用不锈钢带石 棉缠绕式垫片、不锈钢带聚四氟乙烯缠绕式垫片或不锈钢带膨胀石墨缠绕式垫片。这里需强调一下，所冇低温材料部件在精加工之前必须进行深冷处理，以减小低温 阀门在低温工况下的收缩变

29、形。3低温截止阀密封设计及计算3.1密封元件的选型分析阀门的密封是阀门的最重要的指标，与阀门仪表管道大多采用接触式密封。不仅取决于两结合面紧密，并有能力防止或限制通过密封面上的介质屮形成。3.1.1 ±密封装置的设计在阀门全开时，阻止工作介质向填料函处泄漏的一种装置称为l密封装置。上帑封 装置有两个作用。第一，上密封装置可以减小工作介质对填料的损坏。工业阀门在绝大 多数工作时间处于开启状态，如无上密封装置，则介质压力直接作用于填料。填料长期 处于受压状态，易老化。第二，当填料处有泄漏时，全开阀门，使上密封装置处于工作 状态，就可以带压进行填料更换。因此，对于闸阀和截止阀都规定要有上密

30、封装置。 上密封而可用在阀盖上堆焊钻锯钩硕质合金，然后精加工、研磨而成的工艺制得（对于 奥氏体不锈钢材料的阀盖，可直接在阀盖上加工上密封血），也可在专门的上密封座上 研磨而成。总之，在低温阀门的设计过程中要综合考虑低温对阀门的各种影响，采用合 理的结构，避免低温对阀门正常工作的不良影响。3.1.2阀杆填料处密封在阀门屮，阀盖用填充物填充空间，通过阀杆和阀盖填料室空间泄漏防止介质。英 中对填料的设计要求如下：（1）耐腐蚀性好，包装必须与介质接触，介质腐蚀的能力。（2）密封好，包装不在介质作用下温度泄露。（3）摩擦系数小，减少阀杆与填料间的摩擦力矩。3.2填料密封主密封压力的计算如上所述，通过拧紧

31、填料压盖上的螺栓，对填料函（即阀盖支架）内的填料进行轴 向压缩，填料的塑性使其产生径向力，并与阀杆紧密接触。同时，填料中添加的润滑剂 被挤出，在接触面间形成油膜。由压力分布示意图于接触状态不均匀，接触部位出现边 界润滑状态，未接触的凹部形成小油椚，有较厚的油膜。当阀杆与填料压盖有相对运动 时，接触部位与不接触部位组成了不规则的迷宫阻止了介质的泄漏。此处删减nnnnnnnn字需全套设计请联系124018144低温截止阀的检验低温阀门除了要做常温检验外，还必须做低温试验。常温检验主要包括壳体水压强 度试验，水压、气压密封试验，上密封试验，以及启闭和扭矩试验等。低温试验的主要目的是检验低温阀门在低温

32、状态下的操作性能和密封性能。操作性 能耍求阀门启闭灵活，移动件和密封副不得发生擦伤和咬死。密封性能耍求阀门密封面 泄漏量小于允许泄漏量。5结论在最近的一段时间的毕业设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是低温截止阀的设计，通过初期的定稿，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总z,本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。参考文献1 郑淑芳 机械设计理论研究与探讨 北京：科学出版社，2004. 52 黄长艺 低温截止阀概述 北京：机械工业出版社，2005. 13 周宏甫 低温截止阀的创新设计.高等教育出版社，2004. 34 姜继海，宋锦春，高常识.低温截止阀工作原理.高等教育出版社，2002. 85 张春林，曲继方，张美麟.机械创新设计机械工业出版社，2001.46 钱平.加工专机应用技术 机械工业出版社，2005. 17 张辽远.低