1、概述

　　COSMOSWORKS是完全整合在SOLIDWORKS中的设计分析系统, 它提供压力、频率、约束、热量和优化分析等, 为设计人员在SOLIDWORKS的环境下, 提供了比较完整的分析手段。本文以固定球阀的阀座为重点研究对象, 因为在阀座的工程设计过程中, 阀座密封面上总作用力及密封比压的计算在实际设计中使用的是经验或修正公式, 利用现有手段, 这两种参数不易准确测出。通过应用COSMOSWORKS有限元分析软件计算模拟工况下固定球阀的密封比压, 并与理论的计算公式进行对比, 为阀门的设计提供了相对准确的参考。

2、实体建模

　　以DN239mm, PN25MPa的固定的好闸阀设计的概念试对。在SOLIDWORKS中第一对固定的好闸阀的各零配件实施企业三维建模, 并对各零配件实施主装(图1) 。对安装体实施打搅审核, 能够得到各配件相互无打搅的安装体。

图1　阀体实际建模制作

3、有限元分析

3.1、密封机理

　　紧固阀门顺利通过进口货封密(图2),在此阀门风压力差差(P-P1) >0(P、P1为阀前和中腔的气固两相流压力差值)。当风压力差差大到一段水平,即在封密副外观导致一段的压紧比压时, 此比压将带来阀块弹塑性村料断裂, 填塞封密接触面的微观粒子凸凹不平度以杜绝气固两相流从封密副间顺利通过。当风压力差差较小或阀块顺利通过合金村料村料制作方法时,仰仗风压力差差不允许做到可以封密, 在此务必另算某个封密惯性力, 以增强压紧比压。跟据岗位压力差值折算封密需要的的一定比压qb 的技术 函数为qb = 1.2PN= 30MPa。为以确保阀门封密可以信赖, 在球体和阀块的玩外观时应有充足的的比压, 但严禁以上封密副村料的许用比压[q]。系统理论封密比压q1为

图2　蝶阀封严设计原理 q1 =Q/S

　　式中Q———球阀密封力, N

　　　　P———公称压力, MPa
　　　　S ———阀座密封面的面积(S = 7634) , mm2
　　　　d2 ———阀座支撑圈外径( d2 = 290) , mm
　　　　D2 ———阀座的外径(D2 = 270) , mm
　　　　D1 ———阀座的内径(D1 = 256) , mm
　　代入各值, 得出q1 的值为40.17MPa。

3.2、有限元计算

　　因为密封盖比压的确定历程仅与球体、高压闸阀和高压闸阀支承圈等零构件有关的, 因此 对其限制元了解对模型想做抽象化(图3) , 这样一来仅仅浪费了确定机市场,特别加强了确定导致的更准性。在仿真模拟现实主义者工作, 需确定求得高压闸阀支撑力圈与影响体相排斥的体上的压差值Qs。

式中Q1 ———预紧力在阀座支撑圈与左右阀体相接触的面上的压力, MPa
　　Q2 ———公称压力在阀座支撑圈与左右体相接触的面上的压力, MPa
　　S1 ———阀座支撑圈与左右阀体接触面的面积( S1 = 21189.26, 可在SOLIDWORKS中直接测得) , mm²
　　d1 ———阀座支撑圈的内径( d1 = 239) , mm

　　代入各值, 得Qs 的临界值23.01MPa。

　　根据现实工况, 在COSMOSWORKS中建立一个静力学分析算例, 并确定约束载荷条件(①固定球体与上阀杆和底盖相接触面。②限定阀座和阀座支撑圈只能在轴向上运动。③将Qs 施加在阀座支撑圈与左右阀体相接触的面上, 进行网格化。④确定球体和阀座支撑圈的材料为35号钢, 阀座的材料为奥氏体不锈钢, 密封面间无滑动(奥氏体不锈钢的许用比压[q] 值为150MPa) , 点击运行, 计算结果如图3c所示。

(a) 了解模式化　(b) 模式化网格化　(c) 模式化算出最后 图3　限制元解析

3.3、提取结果

　　在阀球封口上等距获取一个2五个点(图4) , 那么沿X走向顺次侦测这2五个点的压力差值, 再将侦测数据源引入Excel中实施定性分析(图5) , 赢得封口比压在阀球封口上呈抛物线布局, 其很大值保持阀球的直径处, 为62.1MPa, 比较小值保持阀球的中部,其数值40.16MPa。结合实际阀体封口规划方案参数表有必要比压qb(30MPa) 和阀球材质的许用比压[q](150MPa) 。封口比压的值保持qb 和[q]中间,满足需要了规划方案守则。

图4　在阀门法兰上取点　　图5　封口比压在阀门法兰封口上边沿X定位的气压区域划分

4、结语

　　根据在封好步骤中, 高压阀门法兰与球体封好面对确定, 没法动作, 故在遭遇预紧力和导电导电导电媒介经济压强后, 封好环的公称直径轴径来说核心区弯曲裕量小, 遭遇的挤经济压强更强。封好环的径向来说核心区弯曲裕量大,遭遇的挤经济压强也对较小。还有, 现在球体与高压阀门法兰碰到, 但根据孔隙表现而有导电导电导电媒介导电导电导电媒介现实存在, 当球体沿流往有对动作时, 球体与高压阀门法兰相对密不可分碰到,从封好面顶部到核心区的导电导电导电媒介导电导电导电媒介越愈少, 所有封好面顶部属于导电导电导电媒介与球体的三重的用处下, 载荷略多于封好面核心区。为此, 在封好面上方封好比压呈抛物线区域划分。在顶部环面, 根据受预紧力、导电导电导电媒介增加力和合金球体综上的用处, 故生成有下降的变幻斜率,尤为在封好面外径处导致更强。根据孔隙表现的导致, 取封好面核心区的封好比压身为一个确定蝶阀的封好比压是节省的。根据图5要先拿到封好面核心区的经济压强参考值40.16M Pa, 而概念估算出的封好比压参考值40.17M Pa。两者之間之間的差参考值0.01M Pa, 随机误差<3%。内见用有限的元估算出计算出来的确定蝶阀的封好比压的值是信得过的。有时可完全性体现了出封好比压在一个高压阀门法兰上的区域划分情況, 然而对一个高压阀门的设定提供数据了信得过的设定根据。