平板閘閥在使用過程中具有流體阻力小、啟閉省力、高度大,啟閉時間長、不易產生水錘現(xiàn)象等優(yōu)點,從而被廣泛應用于各行各業(yè)。閥體形狀和其他壓力容器相比結構更加復雜,在設計時很難準確地計算出其受力情況。通常在閥門設計時,設計人員大多采用經驗公式和相關標準進行設計,這樣會導致閥門在設計過程中體積設計得過大,并且設計過程中沒有考慮密封可靠性的要求。文中主要采用Inventor建模軟件和ANSYS Workbench分析軟件相結合,對平板閘閥進行密封可靠性分析并對其進行優(yōu)化。利用Inventor建模軟件建立平板閘閥的模型,并且使用Inventor參數(shù)化功能對平板閘閥的壁厚、橫筋條數(shù)、橫筋高度和寬度、內豎筋厚度、外豎筋厚度進行參數(shù)化處理。將在Inventor中建好的閘閥模型導入到ANSYS Workbench中分析,并且在ANSYS Workbench中對分析模型進行了網(wǎng)格無關性驗證,最終分析得到該閥門受載后密封面最大變形為0.33893mm,密封面最大接觸應力為193.13MPa。通過Python編程軟件對密封面接觸應力云圖進行計算得到該閥門的有效密封面積率僅為38.896%,并且密封面小于必須比壓的面積率高達34.202%。綜合分析得到該閥門無法滿足閥門密封要求的。利用ANSYS Workbench中參數(shù)化分析模塊,對該平板閘閥的壁厚、加強筋參數(shù)(一條橫筋的高度和寬度、兩條橫筋高度和寬度、內豎筋寬度、外豎筋寬度、法蘭橫筋寬度)進行參數(shù)分析,得到這些不同結構參數(shù)對閥門密封的影響。利用ANSY Workbench中多目標優(yōu)化功能模塊設計兩個方案進行優(yōu)化對比,其中方案1保留內豎筋,方案2去除內豎筋。通過分析對比發(fā)現(xiàn)方案1在考慮了閥體應力和閥體質量的情況下,方案1比方案2更好。方案1中最優(yōu)點受載后密封面最大變形為0.23022mm,密封面有效密封面積率為66.544%,密封面小于必須比壓面積率為9.19%。與原模型相比受載后密封面最大變形減小了0.10871mm,密封面有效密封面積率提高了27.648%,密封面小于必須比壓面積率減小了25.012%。并且密封面上能夠形成有效密封環(huán)面,達到了密封可靠性要求。
【學位單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TH134
【部分圖文】：

圖 1.1 閘閥圖不同主要體現(xiàn)在所采用的密封閥分成兩大類，包括：楔式閘兩個密封面并不平行，而是有行，閥座密封面垂直于管道中楔式彈性單閘板閘閥、楔式彈閘閥和平行雙閘板閘閥[6]。的閘板結構簡單，尺寸小，使困難；啟閉過程中密封面容易溫、中溫、各種壓力工況下。的閘板中部開環(huán)狀槽或由二塊，能自行補償。由于異常負荷宜太大，防止超過彈性范圍；

工程碩士學位論文。2）分析模塊：提供了結構、流體、電磁場、聲場、壓電以及多個物模塊。3）后處理模塊：將計算結果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可以看到結構內部）等出來，同時也可以將結果用圖表、曲線形式顯示和輸出[46]。閥門幾何模型的建立和導入vnetor 軟件在建立裝配零件時，主要分為兩步：第一步根據(jù)零件草；第二步在部件圖中新建零件或者導入零件，然后通過各種約束條裝配起來。具體的流程如圖 2.1 所示。

圖 2.2 平板閘閥閥體平面圖tor 中選擇一個三維坐標平面，新建草圖，將類橢圓繪制，選擇上下非對稱拉伸，向上拉伸 172mm，向下拉伸腔的下部分 。在此拉伸模型上表面新建草圖，將模型平面基礎上往上偏移 350mm，新建草圖，畫出中法蘭可完成閥體中腔的上半部分。再畫左右法蘭的一邊，閥體一個法蘭的界面輪廓，利用旋轉工具，可以完成一個法蘭可以通過鏡像工具完成。閥門上的螺栓孔可閥門加強筋的豎筋可以直接通過加強筋工具完成，只強筋的橫筋則需要中腔下部分表面畫出加強筋的界面為路徑，通過放樣可以完成。最終得到的模型如圖 2

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本文編號：2832221