DN200电动蝶阀设计

绪论电动蝶阀简介电动蝶阀（英文名：ElectronicBall

Valve）由电动执行机构和蝶阀共同构成电动蝶阀。它是一种在工业生产中应用的压力部件，一般被用来对管路中的介质进行远程开关（开、关）控制。GB/T21465-2008《阀门术语》对开闭部件（球）的界定是：在阀杆的驱动下，以阀杆为中心，以其轴为中心做转动动作的阀门。它的作用是将管道中的介质切断或接通，也可以被应用于对液体进行调整和控制。在硬密封V型蝶阀中，它的V型球芯与堆焊硬质合金的金属阀座之间存在着很强的剪切，尤其适合于含纤维、微小固体颗料等介质。电蝴蝶阀门有：电法兰式蝴蝶阀门、电对夹式蝴蝶阀门、电焊接蝴蝶阀门、电丝扣蝴蝶阀门等。按密封形式可分为软密封电子蝶阀和硬密封电子蝶阀。电动蝶阀（Electrolyticvalve）是用一对蝶板作启闭件，利用旋转运动来改变其开启和关闭位置的阀门。电动蝶阀是近几十年发展起来的一种新型阀门，具有结构简单、体积小、重量轻、成本低、寿命长等优点，特别是近几年来，在石油、化工、冶金、发电等工业部门得到广泛的应用。电动蝶阀主要由阀体、蝶板和执行机构组成。它具有结构简单，体积小，重量轻，成本低，寿命长等优点。从性能上讲，电动蝶阀是普通蝶阀的一倍，可以满足绝大多数介质的调节和控制要求。但是电动蝶阀有一个缺点：不能调节流量。因此它适用于调节流量的场合，而不能用于调节流量的场合。电动蝶阀虽然可以进行流量调节，但它是一个单向阀门，只能作全开和全关，不能作调节和节流。因此在工业自动化的控制系统中它是不可缺少的阀门之一。阀体部分由阀体、阀板、阀座等部件组成。阀门在全开位置时密封面与阀座之间无相对运动，密封可靠；在全关位置时，阀板以一定的开启角度开启到全开位置；在开或关位置时，阀板以一定的关闭角度关闭到全关位置。蝶板部分由蝶板、轴和轴套等部件组成。在电动蝶阀中它起着接受和传递信号的作用；它是电动执行机构与阀门的连接部件；它承受电动执行机构输出的扭矩；它是阀门开启和关闭时转动的驱动转矩；它是电动执行机构输出执行信号与阀门开度成正比并驱动阀门开启和关闭。国外研究现状DN200电动蝶阀是一种适用于给水、排水、海水、油气等介质的阀门，蝶阀的阀体是一个圆形的蝶板，是靠旋转阀轴来实现阀门开关，安装在管道上。阀门的驱动方式有两种：一种是电动，一种是手动。电动蝶阀由阀体、阀板、蝶板、电机等部分组成。DN200电动蝶阀主要用于给水，排水，海水，油气等介质。阀门在管道上通常都是关闭状态。阀门的开启和关闭应按照一定顺序进行，否则将会损坏阀门。由于电动蝶阀结构简单、动作可靠、维修方便，在水系统中得到广泛应用。本公司设计的DN200电动蝶阀主要由阀体、蝶板、电机、减速器和传动机构等部分组成，在管道中通过驱动装置实现对阀门的开关控制。蝴蝶阀是50年代出现的一种新类型的阀门。经过30年的发展，蝴蝶式阀门已经发展成一种重要的阀门，在航空航天、石化、长输管道、轻工食品、建筑等诸多领域有着重要的应用。该产品由美国EscherWyss公司生产，用于田纳西州某水轮机的排气端关闭阀门，该阀门的最大标称直径为3050毫米，用于汽轮机排气端关闭阀门，该阀门的设计压力为4.8MPa。目前，该产品的最大操作压力已经达到了72兆帕，对应的工作温度达到了1000摄氏度。蝴蝶式阀门不但被用于普通工业管路，还被用于核工业、航空航天等领域的液体氧气和液体轻型运输管路。近几年，全塑胶蝶阀得到了迅速的发展。它具有防腐蚀，质量轻，价格低廉等优点。西德一家阀门公司已经生产出了6英寸口径的塑胶蝴蝶阀；美国希尔·麦坎公司生产的一种以氟化物为原料的蝴蝶阀门，商品名为“凯纳”，号称具有高强度和优异的抗高温和抗腐蚀性，可在250摄氏度的工作环境中工作。与此同时，伴随着时间的推移，在21世纪到来之后，企业的生产和制造技术得到了明显的提升。与此同时，技术人员大多利用计算机技术，对产品展开了研发设计，并对其进行了控制和优化，这在很大程度上提升了设计的效率和升级的时间。现在，世界上最大的霸主地位就像是工业产品一般，被三个国家所垄断，那就是美国。北美国家，德国，英国，法国等国家，以及日本在亚太地区美国是世界上最大的阀门提供商，拥有110多个成员，每年创造40亿美金以上的产品。自1984年开始在中国经营以来，通讯控制阀门的先期打入中国市场，其生产的产品已被奉为中国教材的范本。第二次世界大战结束后，德国的经济得到了快速的复苏，其商品凭借着良好的品质，很快就占据了整个欧洲的市场。德国的气门公司通常是一家具有较高专业水平的公司，其研发、设计和生产的产品往往具有自身的特点。日本是全球第二大经济大国，其阀门以其低廉的成本和优良的品质，在中国的中低档市场上占有一席之地。当前，国内有关蝶阀的生产企业大多规模较小，科研能力较弱，多数情况下都是借鉴国外的产品来进行设计和制造。这其中，最重要的原因就是缺乏对技术的投资和科研人员的数量，因此，在国内许多的重大工程投标都被国外的阀门企业所垄断。国外的电动蝶阀技术发展较早，而且经过多年的研究，已经有了很多成熟的产品。美国在20世纪50年代就开始对电动蝶阀进行研究，当时使用的是电子式电动蝶阀，至今已经有50多年的历史了。在此期间，美国一些公司也进行过研究，但由于技术、价格等原因，没有得到推广。20世纪80年代以来，美国开始研制微型电动蝶阀。到90年代中期，美国已研制出可供工业控制用的微型电动蝶阀产品，其重量轻、体积小、操作灵活、密封可靠、寿命长等优点使其应用领域得到了广泛发展。英国在20世纪80年代就开始了对小型电动蝶阀的研究，采用微型计算机对阀门的性能进行测试。在这一阶段中，英国研制出一种微型电动蝶阀控制器。20世纪90年代后，英国又研制出一种高可靠性、低成本的电动蝶阀控制系统。该系统是采用微型计算机、PLC及高可靠性传感器组成的分布式控制系统，其控制性能优于传统的单级或多级调节机构，可大大提高阀门的可靠性和寿命。意大利在20世纪80年代末开始对小型电动蝶阀进行研究，后来又推出了基于微机的大型电动蝶阀控制器。日本在20世纪90年代初期开始对小型电动蝶阀进行研究。由于其性能优于传统的手动和电动调节机构，故被广泛采用。通过采用新型的电子控制技术、微机控制技术及先进的传感器技术等，使小型电动蝶阀具有操作灵活、重量轻、体积小、性能好等优点。20世纪90年代以来，日本研制出了以PLC为核心的电动蝶阀控制系统，使电动蝶阀的控制精度提高，操作方便、灵活，便于维修，大大提高了其可靠性和寿命。英国在20世纪90年代末研制出了一种具有微型计算机控制功能的微型电动蝶阀控制器，这种控制器具有体积小、重量轻、性能稳定可靠等特点。美国在20世纪90年代初研制出一种微小型电动蝶阀控制器，该控制器不仅体积小、重量轻，而且具有多种功能，能满足用户对阀门的多种控制要求。在国外研制出的小型电动蝶阀中，可供工业控制用的微型电动蝶阀控制器应用最广。本文研究的主要容、方法和目标蝴蝶式气门是一种新的气门类型，目前国内外针对蝴蝶式气门的设计方法还很少，因此，本论文的重点就是蝴蝶式气门的结构设计。在蝶式阀门的结构中，应确保其具有适当的强度和刚性，以确保其使用寿命及稳定。本文针对100毫米DN,50kg压力范围内的压力为50kg的蝶阀，对其进行了结构设计、强度校核、关键零件进行了研究，并对其进行了3D造型。本项目的研究内容和研究手段主要有：(1)蝴蝶式阀门的结构与强度的计算根据设计说明书，对蝶阀的结构展开了设计，其中包括了阀体、阀杆、阀芯以及省力机构的选择和设计，并对其受力进行了分析，之后在对材质进行了确认之后，对其进行了强度的校核。(2)蝴蝶式阀门的3D建模利用Soliderworks三维分析工具建立了蝴蝶阀门的整体模型，并对其进行了组装。在此基础上，对蝴蝶气门的3D建模作了合理的简化，并将其省略掉，使其成为可能。在工业生产中，阀门作为一种非常关键的、使用非常普遍的装置，具有多种多样、各种特性、各种控制方法等特点。而电子蝴蝶阀是一种新兴的阀门，它的使用领域也在逐步扩大，它的控制体系也在逐步的改进。当前，随着对阀门性能的不断提高，电子式蝴蝶阀也得到了更多的关注。我公司研制和制造了一款DN200型电子蝴蝶阀，它能完成对气门的切换和与多种执行器构成的连动装置。现对本产品的结构进行简要说明。电动蝶阀的概述电动蝶阀是指电动执行器通过与传感器、控制器的连接，按照预先设定好的程序自动执行阀门的开闭动作，并将其反馈给控制器。它具有结构简单、工作可靠、使用寿命长、维修方便等优点，在石油、化工、冶金等行业得到广泛应用。电动蝶阀由阀体、蝶板、传动装置和控制部分组成，阀体由多层金属结构组成，密封面采用堆焊钴基硬质合金，具有耐磨性能好，使用寿命长的优点。蝶板采用3Cr13材料制作，具有较强的耐腐蚀性能和良好的密封性能。控制部分由主电路和控制电路两部分组成。主电路由开关电源电路及保护电路组成，开关电源采用集成块实现多功能化设计；保护电路包括过压保护、输出过流保护、输出短路保护等。电动蝶阀的发展趋势随着工业现代化的发展，对电动蝶阀提出了更高的要求，其功能更加多样化，功能更加精细化，可靠性更高。未来的电动蝶阀将朝着以下几个方向发展：1)能适应各种介质和工况条件，如高温、低温、腐蚀性介质等。2)能够实现远程控制和自动控制，通过远程遥控能实现对阀门的操作。3)具有自诊断功能，能实时检测到阀门的工作状态并进行故障报警。4)能够实现自动化控制和智能化控制，达到无人值守的效果。随着现代工业的发展，工业控制自动化系统越来越复杂，系统对电动蝶阀的要求也越来越高，这就要求电动蝶阀的性能不断提高，以适应越来越高的要求。由于各种原因，我国电动蝶阀的发展相对滞后。①材料：国产阀门在材料方面主要采用铝合金、不锈钢、碳纤维复合材料等。②密封：对于普通阀门采用橡胶密封件；对于某些特殊工况需要密封性能好且耐磨损的阀门，需要采用耐腐蚀的金属材料和耐磨材料制成密封副。③驱动：目前主要是由电动机驱动，这种驱动方式主要适用于要求控制精度较高、操作稳定、安装维修方便等场合，但不适于带压力补偿装置和温度补偿装置的阀门。④控制：目前有机械控制、电气控制、液压控制等几种方式；机械控制目前采用的是蜗轮蜗杆传动；电气控制采用继电器或微机控制；液压控制主要采用齿轮传动和液压缸带动活塞传动。⑤安装：电动蝶阀一般都安装在管道上，因此要求管道有一定的刚度和强度，同时阀门应能承受一定程度的温度变化。⑥维修：阀门日常运行中出现故障时，可以用简单工具进行维修；如果要对阀门进行大修或更换，需要专门设计或制作专用设备和工具。⑦发展趋势：目前国内对电动蝶阀的研究工作主要集中在电动蝶阀结构设计、密封机理、故障诊断等方面，对其发展趋势和应用前景尚缺乏系统研究。随着科学技术的飞速发展，尤其是计算机技术的广泛应用，人们已逐步认识到了电动蝶阀在现代工业中的重要作用，电动蝶阀必将在我国得到更加广泛的应用。⑦发展趋势：随着电子技术、计算机技术、液压技术和气动技术的飞速发展，各种电动蝶阀将会更好地满足现代化工业生产中的各种要求，具有广阔的发展前景。⑧发展趋势：电动蝶阀作为一种节能产品，有很大的市场潜力。随着新材料、新工艺、新技术的不断应用，将进一步提高电动蝶阀的可靠性和寿命。⑨发展趋势：电动蝶阀在工业生产中的应用越来越广泛，市场前景十分广阔。近年来，我国先后研制成功了一批新型电动蝶阀，并进行了大量的工程应用。但是由于传统的阀门生产厂家生产工艺落后、产品质量差、性能差、寿命短等原因，使这些新型阀门不能达到理想的效果，远远不能满足市场需要。因此，有必要对其进行系统研究，以提高产品质量，降低生产成本，提高产品性能，为电动蝶阀在工业中更好地应用打下坚实基础。⑩发展趋势：由于传统电动蝶阀采用的是蜗轮传动进行驱动，虽然能够满足常规工况的使用要求，但是由于其结构复杂、价格昂贵、操作不方便等缺点而使其应用受到很大限制。随着现代工业生产向大型化方向发展，对电动蝶阀的控制精度和使用寿命要求越来越高。因此需要研制新型电动蝶阀，以适应工业生产向大型化方向发展的需要。电动蝶阀的设计意义蝶阀是一种结构简单、价格便宜、使用寿命长的阀门，它的基本原理是依靠介质本身的动力作用，使阀门启闭。由于其结构简单，所以在工业生产中得到了广泛的应用，尤其是在工业生产中起到了很重要的作用。由于蝶阀具有结构简单、密封可靠、启闭迅速、使用寿命长等优点，被广泛应用于水系统、气体系统、化工系统、石油系统和环保系统中。随着我国经济的不断发展，工业生产中对能源的需求也不断增加，由于蝶阀具有结构简单，使用寿命长等优点，在工业生产中得到了广泛的应用。为了适应市场需要，本文设计了DN200电动蝶阀。由于电动蝶阀是一种高效率、高可靠性的自动化控制阀门，近年来，国内外已有很多厂家开发了采用了金属软密封的蝶阀。而由于蝶阀在介质流量和压力波动较大的场合工作，因此，采用金属软密封的蝶阀其密封性能不理想，在高压、大口径、大流量的管道上应用不够理想。相比之下，采用金属软密封蝶阀则能较好地满足上述要求。金属软密封蝶阀与传统的阀门相比具有以下特点：（1）由于采用了金属软密封，所以与非金属密封相比，不存在磨损、腐蚀等问题，同时也不存在被杂质堵塞、粘附的问题，因此具有良好的工作性能。（2）由于采用了金属软密封，因此其阀体承受的载荷与传统阀门相比明显降低，尤其是在高温、高压以及强腐蚀等恶劣工况下使用时，其可靠性更高。（3）由于采用了金属软密封，因此可以方便地采用各种附件来调节阀门的开度和开度变化率。（4）由于采用了金属软密封，因此阀门开启时间可以较短，大大减少了阀门开启时间和阀门的启闭时间。（5）由于采用了金属软密封，因此可方便地在运行中对阀门进行维修、更换等工作。（6）由于采用了金属软密封，所以具有很好的自清洗能力。（8）由于采用了金属软启闭件和金属硬阀芯、阀座组合结构形式和双蝶板结构形式（双阀盖、双蝶板），使得阀门的寿命更长、开启角度更大、启闭时间更短。（9）由于采用了金属软密封，所以可方便地采用各种附件来调节阀门的开度和开度变化率，如温度、压力、流量等信号，因此具有很好的自动化控制功能。（10）由于采用了金属软密封，所以具有很好的自清洗能力，对固体颗粒以及杂质具有很好的抵抗能力。设计任务DN200电动蝶阀的设计任务主要包括以下几个方面：1.DN200电动蝶阀的阀体设计，阀体的密封结构形式要简单可靠，具有良好的密封性能，并且能保证阀门在关闭时不会发生泄漏。2.DN200电动蝶阀的驱动装置设计，主要是为了实现阀门在关闭状态下能够平稳运行，并且操作方便。3.DN200电动蝶阀的传动机构设计，主要是为了提高阀门在工作时的效率，并且要保证阀门在工作状态下有足够的密封性。本阀门结构简单，流阻系数小，启闭力矩小，流量特性好，适用于水、蒸汽、油品等介质的调节和截流；在管路系统中可作为调节、分配、改变介质流量的装置，也可作节流装置；本阀门结构紧凑，重量轻，安装尺寸小，便于安装和操作；本阀门能经受介质压力和温度的变化而不会损坏；本阀门能适应各种介质，对各种介质具有良好的适应性。在管道上可配多种附件组成成套装置，实现自动化操作。该阀门可以手动操作或电动执行机构控制，并具有故障保护功能；本阀门可以设置手动操作机构或电动执行机构，也可在控制室进行远程控制。在使用中应保证介质的清洁卫生。本阀门应设置故障保护功能。为了防止介质的泄漏或造成环境污染，本阀门应设置泄漏报警装置。阀门在关闭状态下，其流体阻力损失不应超过其公称压力PN值的25%。为了确保介质的安全性，当阀门处于全开或全闭状态时，应具有无电流输入信号的控制系统。设计中应注意以下几点：（1）结构紧凑，流阻小；（2）密封可靠、启闭方便；（3）结构简单、重量轻、体积小、寿命长；（4）能够适应各种介质和不同的安装条件；（5）能够实现远程控制或就地操作；（6）具有多种可选附件和附件组合功能；本阀门应具有信号输入功能、故障报警功能以及远程控制功能。蝶阀的主要零件的设计DN200电动蝶阀主要由阀体、蝶板、减速器、电机等部分组成，其中蝶板的作用是对阀体进行密封，防止介质倒流和介质腐蚀，同时保护阀体不受损伤。蝶板的材料采用304不锈钢，其机械强度高，耐腐蚀性好。减速器是把电机的转矩转化成阀门的开度，保证阀门在阀门关闭时动作灵敏。电机通过减速机构带动蝶板旋转，从而实现阀门的开关。为了达到上述功能，我们在设计中采用了以下措施：（1）采用阀体和蝶板间设置密封垫的方式。（2）采用弹性密封圈。（3）蝶板的连接方式为法兰式连接。（4）在蝶板上设置弹簧，使蝶板在开启时不受外力影响，保证其能平稳开启。隔膜DN200电动蝶阀使用的隔膜是一种高分子聚乙烯材料制成的隔膜，这种材料具有良好的抗氧化、耐腐蚀等特点。由于该隔膜在输送流体时，不与介质发生任何化学反应，不会产生任何对人体有害的气体，也不会产生任何污染环境的物质。因此，该隔膜被广泛应用于海水、石油等强腐蚀性介质管道上。隔膜广泛应用于DN200电动蝶阀中，主要用于输送含有腐蚀性的、有爆炸性的介质，以防止管道破裂而发生火灾。同时，由于隔膜具有一定的弹性和柔韧性，所以也可以用于调节流量或介质流动方向。在DN200电动蝶阀中采用隔膜作为阀门开关的导向装置。隔膜阀是用于控制流体的一种阀门。这种阀门的阀瓣和阀座是由金属制作的，在两个相对的阀体中，它起着密封和调节两个作用。隔膜阀是由一个或多个密封环组成的一种密封结构，其中每个密封环都与隔膜相连。当流体通过隔膜时，由于隔膜与阀体之间存在着压力差，流体就被隔在了隔膜和阀体之间，使整个阀门关闭。当阀门关闭时，由于流体压力消失，隔膜受到压缩而向阀瓣施加推力，将阀瓣推向出口而实现阀门的开启。在许多情况下，隔膜阀是一种执行机构，它依靠压力差来推动阀杆和活塞，使阀杆和活塞在阀体内作直线运动。当阀门处于全开状态时，它能够代替活塞执行机构的功能。因为它不需要活塞或类似的机构来控制运动方向；并且它可以在不需要任何附加装置的情况下运行。对于一般流体而言，隔膜阀可以完全避免介质压力的直接作用而实现其功能。对于某些特殊场合来说，隔膜阀的工作原理与活塞阀门很相似。然而在某些情况下（例如：当阀座密封环是金属制成的时候），隔膜阀也能取代活塞阀来实现其功能。因此隔膜阀可以广泛应用于一些特殊场合中。隔膜阀主要应用于有以下要求的场合：介质温度不能太高；介质是易于凝固或凝固速度较慢；需要有较好的密封性；由于要执行其它动作，所以必须具有良好的操作灵活性；要有较好的耐腐蚀性和耐候性；要有较好的耐振动和冲击能力；在低温下不会发生脆裂；在低温下仍然具有良好的工作性能；在恶劣环境中能保持良好的稳定性。摇杆机构DN200电动蝶阀的摇杆机构是由两个连杆和两个摇杆组成，摇杆由连杆和摇杆螺母组成。连杆通过摇杆螺母与摇杆相连，连杆在通过摇杆螺母与摇杆轴相连，摇杆的转动是由摇杆螺母带动的。由于阀门在管道中关闭，因此其在管道中的位置不能随意变动。因此，需要设计一种定位结构来定位摇杆的位置。通过在摇杆螺母和摇杆轴之间加一个定位块，在不改变阀门关闭状态的前提下，保证了阀门在管道中的位置。定位块是一个带有一个凹面的圆柱形金属板，其尺寸与摇杆轴上的销孔尺寸相同，且与摇杆轴平行。定位块安装在摇杆轴上，通过紧固螺母将定位块固定在摇杆轴上。通过调整定位块可以改变阀门关闭位置和开启位置。摇杆机构主要由曲柄连杆机构、滚动轴承、丝杠螺母及传动装置等组成，在此仅对摇杆机构中的重要零件进行说明。曲柄连杆机构：该机构是蝶阀的关键零部件之一，它的结构形式为：在一个有四个曲柄的圆环型阀座上安装一根垂直于轴的杆，这是一种利用杠杆原理的结构。滚动轴承：主要作用是支承阀杆，传递扭矩，保证阀门的开度。传动装置：主要用于将阀杆所承受的扭矩传递给曲柄连杆机构，它可以是杠杆传动、齿轮传动或其它形式的传动。驱动装置可分为电动、气动、液动三种形式，目前市场上所见蝶阀中所用到的驱动装置都是采用电动驱动形式。执行机构为蝶阀提供扭矩和角度信号，它可以是液压缸、气缸或其它形式的执行机构。工作环境温度：根据产品使用工况的不同，其工作环境温度也会有所变化。对于高温、低温或腐蚀性介质应选用耐腐蚀材料；对于低温介质应选用耐低温材料；对于潮湿地区应选用防水材料。密封装置：当阀门关闭时，阀座与阀座孔之间是相对密封，如果阀门不关闭而使介质通过阀门进入阀体内部，将会造成密封不良而产生泄漏现象；当阀门关闭时，阀座与阀座孔之间是绝对密封，如果不关闭而使介质通过阀门进入阀体内部将会造成泄漏现象。防腐措施：蝶阀通常采用防锈处理或防腐处理，来防止腐蚀对蝶阀造成的损害。蝶板结构DN200电动蝶阀的蝶板结构采用两种形式：一种为平行式，一种为斜置式。平行式结构的蝶板可采用橡胶或弹性填料，其特点是密封性能好，但启闭速度较慢。斜置式结构的蝶板启闭速度快，但密封性能差。本公司设计的DN200电动蝶阀采用双作用驱动装置，即驱动装置与蝶板一起旋转，保证阀门开关顺畅。双作用驱动装置包括：一个主电机和一个减速器。主电机带动减速器转动，而减速器又带动蝶板旋转。DN200电动蝶阀的蝶板设计为双偏心结构，即阀板的中心与阀座的中心相重合，而偏心方向与阀座的导向面垂直。在蝶板的中心面上设计有上、下两个导向面，的相对位置通过调节蝶板的位置来实现。当阀门开启时，阀板将被阀座上的导向面推向阀座内腔，在此过程中，蝶板受压而变形。当阀门关闭时，蝶板受到离心力作用向下运动，并与阀座上的导向面接触，此时蝶板将向上移动。当阀门开启到一定位置时，蝶板将受到离心力和压力作用而恢复原位。在设计DN200电动蝶阀时，根据阀门的受力特点并参照相关规范要求，考虑了以下几个方面：在实际生产过程中，阀门的开启和关闭均有一定的误差性，因此在设计时可以根据实际使用情况适当增加或减少相应尺寸；在设计中，要充分考虑到阀门开启和关闭时所产生的力矩较大，因此设计时采用了双凸台结构；蝶板两侧均有导向面，因此在实际生产中要保证蝶板能够自由移动；由于阀门的开启和关闭过程需要一定时间和一定角度才能完成，因此要求蝶板有较高的密封性能。为了避免阀板出现磨损或损坏现象发生，在设计中应考虑以下几个方面：在实际生产中要注意调整好蝶板和阀座之间的间隙；在设计中应使蝶板两端面和阀座平面垂直；DN200电动蝶阀可以与其它设备配套使用：蝶板DN200电动蝶阀的蝶板由左右两块蝶板构成，它的作用是与阀体相配合，使阀门开启和关闭。当电动蝶阀处于关闭状态时，两个蝶板之间的密封面接触，此时两个蝶板之间的密封面越密越好。如果不是这样，由于阀门开启时，在两个蝶板之间存在一定的缝隙，有可能会漏风，从而影响阀门的正常工作。因此，在设计过程中要合理确定阀门的开关位置以及阀门开、关时间，使密封面紧密贴合在一起。当电动蝶阀处于开启状态时，如果需要关小阀门时，可在蝶板两侧安装一个挡圈；当电动蝶阀处于关闭状态时，如果需要关大阀门时，可在蝶板两侧安装一个挡圈。挡圈可以是普通的塑料或金属材料制成。当挡圈和蝶板之间有间隙存在时，会导致密封面的漏风现象。蝶板是电动蝶阀的重要组成部分，它是连接阀体与阀座的主要零件。蝶板的作用是传递运动和启闭力矩，并且控制介质流量。蝶板结构复杂，设计、制造难度大，制造成本高，主要有以下几个方面：（1）材料要求高：蝶板一般由不锈钢或碳钢等材料制作而成，其强度和硬度较高；（2）形状复杂：由于蝶板的结构复杂，通常有多个开度，因此设计、制造难度较大；（3）加工精度高：蝶板的加工精度要求较高，一般要达到2/3/1英寸（1/3英寸约合3.54mm），这主要是由其尺寸及表面粗糙度决定的；（4）连接要求高：由于蝶板是通过螺栓或其它连接件与阀体、阀盖及壳体等连接的，所以其连接结构形式比较复杂；（5）制造要求高：由于蝶板一般尺寸较大、质量较重，所以要有较强的制造能力；（6）使用要求高：由于蝶板多为异型件，且在高温、高压下工作，因此在设计、制造过程中要考虑到其使用寿命及可靠性。针对以上蝶板结构特点，应采取以下措施来保证蝶板的设计及制造质量：（1）合理选用材料：根据不同使用要求和工况条件选用不同材料；（2）正确选择加工方法：由于蝶板的结构复杂、加工难度大、制造精度高，因此在加工过程中必须考虑其尺寸及表面粗糙度等因素。特别是在加工过程中需要进行预热处理的零件，必须严格按照相关要求进行热处理；（3）严格控制加工精度：由于蝶板的加工精度要求较高，因此必须采用先进的加工方法及工艺来保证其精度。电动蝶阀的材料选择及清单1)材料选择：DN200电动蝶阀的主要材料包括阀体、阀轴、蝶板、密封圈等。阀门的密封圈一般选用金属密封圈，以防止介质进入密封圈内部，造成密封不良而影响阀门的正常工作。因此在设计DN200电动蝶阀时，应根据阀门的结构和介质特性选用不同的材料，以确保阀门的正常工作。阀体上主要有螺纹孔，因此需要在设计时考虑其强度；在设计蝶板时应考虑其强度及弯曲疲劳强度；在设计密封圈时应考虑其强度及疲劳强度。材料的选择DN200电动蝶阀的阀体材料选择有：铸钢、铸钢、锻钢、不锈钢、碳钢。铸钢的优点是耐高温，但缺点是价格贵，需要加热处理，而且强度较低。铸钢件有两种，一种是在铸件表面镀层一种是在铸件表面喷砂处理。锻钢件具有良好的机械性能，缺点是价格贵。碳钢件价格适中，但强度较低。电机的选用电动机的选型主要是根据阀门的开度大小和阀门的工作压力来确定。一般情况下，阀门开到最大位置，电机输出的功率最大。但在设计DN200电动蝶阀时，要考虑到阀门开度是否足够，阀门工作压力是否足够，电机所承受的电压是否足够等因素，所以我们采用了两台电机串联使用。在实际生产中，由于DN200电动蝶阀属于高压电气设备，所以我们选用了两台高压电机串联使用。两台电机分别驱动两个减速器。通过对比发现，在实际生产中，因为一台电机的工作电流只有10A左右，而另一台则在20A以上，所以该蝶阀的驱动装置选择了5A左右的交流电机。齿轮齿条齿轮齿条传动机构是一种特殊的齿轮传动机构，它由蜗轮蜗杆和齿轮组成，蜗杆与齿轮啮合，传递转矩；蜗杆上的齿条与齿轮啮合传递动力；它还可以与其他齿轮组成复合传动，以实现高转速、大转矩的要求。由于蜗杆和齿轮啮合过程中有摩擦，所以产生发热和噪声。为了避免产生热量，设计了新型的结构，在蜗轮蜗杆的两个齿条上，各安装一只有一定角度的滚动轴承。这样设计后，不仅可以减小蜗杆和齿轮的体积，还可以减少发热，降低噪声。电动蝶阀在工作时，阀轴上的圆周运动是一种直线运动，当阀轴旋转时，由于圆周运动与直线运动的相对位置是不断变化的。所以要考虑到圆周运动与直线运动之间的相互影响。为了减小误差和提高精度，选择了高精度、高强度的机械传动齿轮。电动蝶阀的阀体材料一般选用碳钢，因为碳钢强度高、刚性好、耐蚀性好，但其缺点是容易产生蠕变，变形后不易恢复，所以一般选用不锈钢阀体。蝶板材料有碳钢和不锈钢两种，其中以不锈钢为优。阀杆材料一般选用合金材料或锻件。如用铸钢、球墨铸铁、硬质合金等。阀轴是阀门的重要部件，其强度高、寿命长。由于蝶阀在介质中启闭，阀门轴经常承受高压、高温的作用，所以它的强度和耐磨性都要比其他阀门高得多。蝶阀中密封材料常用的有石墨密封圈、橡胶密封圈及金属密封圈三种。其中金属密封圈具有耐腐蚀、使用寿命长等优点，但密封性能差；石墨密封圈和橡胶密封圈均有一定的泄漏率，而且价格贵，故目前主要应用于精度要求不高的阀门中。电动蝶阀中的阀板和蝶板一般采用锻件，但对一些要求较高的阀门应选用合金材料或不锈钢。阀板常用材料有不锈钢、合金钢和铸钢；蝶板常用材料有不锈钢、碳钢和合金钢。蝶阀的结构设计及校核蝶阀的构成、作用原理、特点和结构分类蝶阀的构成图2-1电动浮动球蝶阀结构蝶阀主要由阀体、球体、阀杆、阀芯、阀座和省力机构等几部分主要零件构成。下面对上述几个重要零件的设计进行设计计算。图2-1为蝶阀结构图。电动蝶阀的作用原理本实用新型是一种新型的电子蝴蝶阀门，其工作原理为可转动90°。蝶阀在管道中用于切断，分配，改变流体流向，仅用90°的操纵，极少的扭矩即可将阀门封闭得紧紧的。蝴蝶阀最适合作开关，截止阀，开发人员已经把蝴蝶阀的结构设计得既能节流又能控制流量，例如V形蝴蝶阀。电动蝶阀的最大优点在于它自身的结构紧密，具有良好的密封性能，它的结构简单，维护容易，密封性好，它的密封性好，它不容易被介质侵蚀，所以它很容易使用和维护，它不仅可以用于水、溶剂、酸和天然气等常见的工作介质，也可以用于氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等工作环境比较苛刻的介质，它也可以用于各种工业领域。蝴蝶阀体可为单件或组合件。电动蝶阀的特点1、在阀门全开、全关位置设有锁定孔，防止非工作人员误操作。2、在阀杆下部设置台阶，不至于阀门压异常升高脱出阀杆。3、在球体与阀座间设置耐火密封环，阀座烧损后，仍具有密封作用。4、开关迅速、启闭灵活，寿命长，安全可靠。5、气动、电动蝶阀可远距离集中控制，且能满足计算机程控之需要。电动蝶阀与一般的阀门相比，它有以下特点：（1）结构紧凑，体积小、重量轻，便于安装在狭窄的管道中。（2）全开时启闭无摩擦，密封可靠。（3）启闭迅速、平稳，能在全开或全关位置处作开关信号输出。（4）开关行程可在1~100mm之间任意设定，可远距离控制。（5）有两个定位器（三位四通转换器），能实现二位四通切换。（7）有多种操作方式：手动、电动、远距离控制。（8）重量轻、体积小、安装方便、灵活。（9）安装后不受介质流向的影响，也不受空间位置的限制。电动蝶阀的工作原理：当开关信号发出后，控制箱上的电机带动传动机构转动，使阀杆上下移动，从而带动蝶板在阀座上作90°回转动作，达到启闭阀门的目的。当阀内介质压力超过阀的设计压力时，控制箱上的电磁换向器接通电源，电机正转，驱动机构带动阀杆旋转90°或180°，使蝶板在阀座上作90°回转动作；当介质压力小于阀的设计压力时，控制箱上的电磁换向器断电、停止工作。蝶板在阀座上作90°回转动作时，阀杆受到作用力而下降。当介质压力大于阀的设计压力时，蝶板在阀座上作180°回转动作，使蝶板在阀座上作180°回转动作。电动蝶阀由二位四通转换器及电动装置组成。二位四通转换器具有双位输出功能（三位输出和四位输出）和双通口（单口）输出功能。电动蝶阀的结构类型电动蝶阀有：浮动球蝶阀，固定球蝶阀，轨道蝶阀，V型蝶阀，三通蝶阀，不锈钢蝶阀，锻钢蝶阀，卸灰蝶阀，抗硫蝶阀，三通蝶阀，气动蝶阀，电动蝶阀，卡套蝶阀，焊接蝶阀，法兰蝶阀，丝口蝶阀。浮球：由于蝴蝶阀门的球形为浮球，在受到介质的挤压时，会有一段偏移，紧贴着阀门的阀门，从而确保阀门的气密性。浮式球蝶阀门的结构比较简单，具有良好的气密性，但是由于所受的工作介质的负荷都传递到了出口密封件上，所以要注意密封件的材质是否能够承受工作介质的负荷，当遇到高压撞击时，有可能使球形产生位移。此构造适用于中、低压力的蝶阀。止动球：蝴蝶阀门的止动球是止动的，在压力作用下不会发生运动。固定球形阀门均为浮式阀座，当受到介质的压力时，会发生位移，从而将密封件紧贴在球形表面，从而确保密封件的密封性。一般在上、下两个轴上都设有一个支座，这种支座具有较低的工作扭矩，适合于压力较大的阀门使用。为降低蝴蝶式阀门的运转转矩，提高密封的可靠性，在其表面涂上一种油脂，既能提高密封性，也能降低运转转矩，更适合于压力较大的蝴蝶式阀门。弹力球：蝴蝶阀门的球形具有弹力。图2.1电动蝶阀由于球与座垫均为金属材质，其密封件具有较大的比压，仅凭自身的压强已经无法满足密封件的需要，需要借助外部的作用力。该产品适合在高温、压力较大的环境中工作。弹珠通过在其壁面下部形成一条弹力沟槽，使其具有弹力。在封闭管道时，利用阀杆上的楔状物将球顶起并挤压在阀座上实现密封。在旋转滚珠前，首先将其楔入滚珠中，滚珠随即回复到原来的形状，从而使得滚珠与阀座间产生极小的空隙，从而降低了密封件表面的摩擦力，降低了工作力矩。设计输入电动调节蝶阀设计（压力为50公斤，温度为150度，直径DN100介质为烧碱）球体的直径确定球体的直径大小影响蝶阀结构的紧凑性，应此应尽量缩小球体直径。球体半径一般按R=d计算。同时为保证球体表面能完全覆盖阀座密封面，选定球径后须按下式进行校核：（2-1）必须满足D＞，式中为最小球体直径（124mm）；—阀座外径（120mm）；d—球体通道孔直径（100mm）；D—球体实际直径（160mm）。由上面可知可取球体直径D=160mm，D2=122mm球体与阀座之间密封比压的确定必需比压的计算必需比压是为保证密封，密封面单位面积上所必需的最小压力，以表示。由于流体压力或附加外力的作用，在球体与阀座之间产生压紧力，于是必需比压式蝶阀设计中最基本的参数之一，它直接影响蝶阀的性能及结构尺寸。下面是由实验结果得出的计算公式=4.216（2-2）式中m—与流体性质有关的系数； a，c—与密封面材料有关的系数；P—流体工作压力；b—密封面在垂直于流体流动方向上的投影宽度b===4.375mmt—密封面宽度7mm；其中查表2-1可得m=1.4，a=1.8，b=0.9，P=5Mpa。b将在下面中计算得出。表2-1密封面材密封面材料ac钢、硬质合金3.51聚四氟乙烯、尼龙1.80.9铜、铸铁3.01中硬橡胶0.40.6软橡胶0.30.4需用比压选择密封面单位面积上允许的最大压力称为需用比压，以表示。本此设计蝶阀通过查询《蝶阀设计与选用》密封面材料许用比压表可知，选取聚四氟乙烯=17.5Mpa。设计比压的计算设计时确定的在密封面单位面积上的压力，称为设计比压，以q表示。选择比压比应是密封可靠、寿命长和结构紧凑。必须保证：（2-3）设计比压按图2-2中的力的平衡关系进行计算：（2-4）式中N——球体对阀座密封面的法向力(N)；（2-5）S—阀座与球体杰出的球星环带面积，S=2Πr（）Q—作用于阀座密封面上的沿流体方向的合力；—密封面法向与流道中心线的夹角。=0.625；—球体中心线执法作两段面的距离（mm），=;=；=106—阀座径；=122—阀座外径；—阀座平均直径（mm），=114；R=80—球体半径（mm）。整理可得:（2-6）由于蝶阀的密封力还未计算故需计算完，故在下节给出设计比压的计算结果。图2-2比压计算图蝶阀密封力的计算为简化计算，往往忽略预紧力,阀座滑动摩擦力及流体静压力在密封面余隙中的作用力,这样密封力仅等于流体静压力在阀座密封面上的作用力(N)，即=171.81KN（2-7）将上式代入式2-5可得＜（2-8）可得q=10.8在蝶阀初步设计时，为了便于确定b，DN及P的关系，设，q=代入上式可得（mm）