六通换向阀的设计与计算

[σΣ ] ———阀杆材料的许用合成应力 ,M Pa
5 结语
用六通换向阀替代传统的多阀控制系统 ,完成
在主 、备用动力设备间的输送润滑油转换 ,以满足整
个动力系统不间断运行的要求 ,有效的提高了系统
11阀杆 21凸轮 31键
图 4 阀杆受力分析
σ W
= QFZ ′LR
WS
≤ [σW
]
的安全性 。经现场使用 ,其各方面性能良好 ,得到用 户的认可 ,已在石油 、化工 、矿山和冶金等行业中广 泛应用 。
(图 4) ,通道关闭时 ,阀杆 B 到 C之间为悬臂 , I - I 处受力情况最危险 ,应校验其 I - I断面的弯曲应 力 、扭转应力以及合应力 。
σΣ =
σ2 W
+ 4τN 2 ≤[σΣ ]
式中 σW ———弯曲应力 ,M Pa
LR ———力臂 (图 4) , mm
W S ———阀杆抗弯截面系数 , mm3
Key words: S ix2w ay D ive rte r V a lves; lub rican t; p rinc ip le; struc tu re; design; ca lcu la tion
1 概述
在石油 、化工 、矿山和冶金等行业中 ,六通换向 阀是一种重要的流体换向设备 。该阀安装在稀油润 滑系统输送润滑油的管道中 。通过变换密封组件在 阀体中的相对位置 ,使阀体各通道连通或断开 ,从而 控制流体的换向和启停 。
旋转 ,两组密封组件分别在凸轮的作用下关闭下端 的两个通道 ,上端的两个通道分别与管道装置的进 口相通 。反之 ,上端的两个通道关闭 ,下端两个通道 与管道装置的进口相通 ,实现了不停车换向 。 312 结构特点
(1)六通阀的阀体由隔板分成两腔 ,每腔都有 3 个通道 ,中间为进油口 ,两端为出油口 。阀体为碳钢 板焊结构 ,体积小 ,质量轻 ,结构紧凑 ,提高了材料的 利用率 ,缩短了生产周期 ,降低了成本 。密封面堆焊 不锈钢 ,防锈耐腐蚀 ,密封面经过精加工后抛光研 磨 ,表面粗糙度 Ra ≤018μm。
参考文献
QFZ ′= QM Z 2009τ年N 第=MW2期FZT ′ ≤ [τ N ] 阀
〔1〕 杨源泉. 阀门设计手册〔M 〕. 北京 :机械工业出版社 , 1992. 〔2〕 陆培文. 实 用阀门 设计手 册 〔M 〕. 北 京 : 机 械 工 业 出 版 社 ,
2 性能参数
公称通径 (mm ) 50～150 适用温度 ( ℃) 室温 ～80 公称压力 (M Pa) 110 适用介质 润滑油 连接形式 法兰 强度试验压力 (M Pa) 115 密封试验压力 (M Pa) 111 耐压试验温度 ( ℃) 常温 3 工作原理和结构特点 311 工作原理 六通换向阀主要由阀体 、密封组件 、凸轮 、阀杆 、 手柄和阀盖等零部件组成 (图 1 ) 。阀门由手柄驱 动 ,通过手柄带动阀杆与凸轮旋转 ,凸轮具有定位驱 动与锁定密封组件的开启与关闭功能 。手柄逆时针
qMF = C1 + KP bM
10
C1 ———与密封面材料有关的系数 (C1 = 014) K———在给定密封面材料条件下 ,考虑介质
压力对比压值的影响 ( K = 016)
SB
=
213
PDN
[σL ]
-
P
+C
式中 SB ———理论计算壁厚 , mm
P———计算压力 ( P = PN ) ,M Pa
D esign and ca lcula tion on six - way d iverter va lves
ZHOU X iang2jun, W AN G Tong2yue, ZHOU L i2qun
( S henyang V alve R esea rch Ins titu te, S henyang 110142, C h ina)
2009年第 2期 阀 门 — 5 —
文章编号 : 100225855 (2009) 0220005203
六通换向阀的设计与计算
周湘君 ,王同越 ,周力群 (沈阳阀门研究所 ,辽宁 沈阳 110142)
摘要 介绍了六通换向阀的工作原理和结构特点 , 论述了主要零部件的材料性能及设计计算 方法 。 关键词 六通换向阀 ; 润滑油 ; 原理 ; 结构 ; 设计 ; 计算 中图分类号 : TH134 文献标识码 : A
Abstract: in troduces w o rk ing p rinc ip le and struc tu re cha rac te ristics of S ix - w ay D ive rte r V a lves, d isse r2
ta tes the m a te ria l p rop e rties and ca lcu la tion m e thods of the m a in p a rts.
4 设计计算
411 阀体壁厚 阀体壁厚 SB 按第四强度理论计算 ,其公式为
QM Z = QMJ + QM F
QMJ
π = 4 (DMN
+ bMF ) 2 P
QM F =π (DMN + bMF ) bM qMF 式中 QMZ ———密封面上的总作用力 , N
QMJ ———密封面上介质静压力 , N QMF ———介质密封力 , N DMN ———密封面内径 , mm (见图 3) bM ———阀座密封面宽度 ( bM = R /2) , mm qMF ———密封比压 ,M Pa
DN ———阀体中腔最大内径 , mmwk.baidu.com
图 3 密封圈截面
当密封面用不同材料制造时 , qMF值应按低硬度 的材料选取 。所以 qMF按密封圈材料选取 。
( 2 )密封面上的比压
q
=π
QM Z (DMN +
bM
)
bM
必须满足 qMF < q <〔q〕, 〔q〕为密封面材料的许
用比压 。
413 阀杆的强度验算 通过对六通换向阀阀杆的受力情况进行分析
11夹板 21螺栓 31调整块 41阀瓣 51密封圈 61调整螺钉 图 2 密封组件
(3)阀杆与阀体隔板和上阀盖间的轴向密封采 用 O 形圈 。
(4)阀体隔板及上阀盖轴孔部位镶有铜套 ,可 减小与 O 形圈间的摩擦力矩 ,密封组件开启与关闭 灵活 ,操作力矩小 。
(5)上阀盖设有指示牌及限位螺钉 ,阀杆上安 装指针 ,明确指示各通道的接通状况 ,易于操作 。
〔门3〕 徐20 灏02.. 机械 设 计 手册 〔 M 〕 . 北 京 :机 械 工业 出 版 社 , 20 —02. 7 —
(收稿日期 : 2009101102)
WS
π =
32
dF
3
dF ———阀杆直径 , mm
[σW ] ———阀杆材料的许用弯曲应力 ,M Pa
τ N
———扭转应力
,M
Pa
M FZ ′———阀杆关闭时转矩 , Nmm
M FZ ′= 2 (QFZ ′fM R ′+ QFZ ′e)
W T ———阀杆抗扭截面系数 , mm3
WT
π =
16
dF
3
fM ———摩擦系数 [τN ] ———阀杆材料的许用扭转应力 ,M Pa σΣ ———合成应力 ,M Pa
作者简介 :周湘君 (1964 - ) ,女 ,湖南长沙人 ,工程师 ,从事阀门产品设计工作 。
11上阀盖 21手柄 31阀杆 41凸轮 51密封组件 61阀盖 71阀体 图 1 六通换向阀
〔σL 〕———材料的许用拉应力 ,M Pa C———考虑制造偏差 、工艺偏差和介质腐蚀
等因素而附加的裕量 , mm S ———实际壁厚 , mm 选取实际壁厚 S ≥SB 412 密封比压的验算 (1)密封面上的总作用力
(2)六通阀有两组密封组件 。每组密封组件 (图 2)由阀瓣 、密封圈 、调整块 、调节螺钉 、夹板和螺 栓组成 。阀瓣为碳钢板焊件 ,设有加强筋 ,即增加阀 瓣强度又起导向作用 ,保证每组阀瓣间的同轴度 。 阀瓣上镶嵌聚氨脂橡胶圈 ,该材料具有耐油 、耐磨 损 、性能稳定 、密封良好和使用寿命长的特点 。在凸 轮的作用下 ,密封圈的球面与阀体密封面相接触产 生挤压弹性变形 ,达到密封效果 。调整块和调节螺 钉在两组密封组件不能同步到位时可起调整作用 , 确保各通道密封性能同步到位 。