【摘要】：閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件,在日常生活和國民生產(chǎn)中都不可或缺。閥門分類的方式很多,其中球閥在短短60年時間里,已發(fā)展成為一種主要的閥類,隨著最近十幾年材料、設(shè)計及制造工藝等方面的徹底革新,陶瓷球閥以其耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)異的性能得到越來越廣泛的應(yīng)用。然而在惡劣的工況下長期使用,球芯在反復(fù)開關(guān)過程中和介質(zhì)的不斷沖刷下都有可能出現(xiàn)損傷,引起開裂,導(dǎo)致球閥泄漏,甚至發(fā)展成為危及人們生命財產(chǎn)安全的重大事故。因此對陶瓷球閥強度和開裂的研究十分必要。本文首先運用有限元方法建立了陶瓷球閥的模型,計算出了陶瓷球閥的密封比壓,并結(jié)合數(shù)值分析中的“二分法”對滿足密封比壓要求的預(yù)緊力進行了計算,找出了一種計算預(yù)緊力的途徑,能夠有效地提高球閥的密封性能,延長球閥的使用壽命。然后運用有限元方法對不同工作壓力下的陶瓷球閥進行計算,分析陶瓷球閥分別在關(guān)閉與開啟狀態(tài)時球芯的最大von Mises應(yīng)力,并對陶瓷球閥強度是否安全進行評定。最后運用有限元方法對含內(nèi)裂紋的陶瓷球閥進行計算,分析在裂紋深度一定,裂紋長度改變時和裂紋長度一定,裂紋深度改變時裂紋前緣應(yīng)力強度因子的變化規(guī)律,得到的計算結(jié)果表明,裂紋深度是決定裂紋前緣應(yīng)力強度因子大小的重要因素。本文對滿足陶瓷球閥密封比壓要求的預(yù)緊力計算在球閥設(shè)計時能夠提供有價值的參考,從而有效地提高球閥的密封性能,延長球閥使用壽命。運用有限元方法對陶瓷球閥強度和內(nèi)裂紋的計算可以判斷其安全狀況及裂紋的擴展情況。
【圖文】：

陶瓷球閥分為浮動式球閥和固定式球閥[23]，本文僅針對浮動陶瓷球閥閥芯及閥座處的密封[24]進行研究，陶瓷球閥一般采用硬密封，即球芯和閥座均為陶瓷材料，實物圖如下圖 2-1 所示。

陶瓷球閥球芯與陶瓷閥座構(gòu)成球閥內(nèi)的密封結(jié)構(gòu)[26]，，密封結(jié)構(gòu)簡圖如下圖 2-2 所示，球閥在關(guān)閉狀態(tài)時，球芯在流體壓力和預(yù)緊力的共同作用下，使密封副（球芯和閥座）相互靠近、接觸以減小或消除密封面之間的間隙從而實現(xiàn)密封。
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH134;TQ174.7

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本文編號：2537067