楔式弹性闸板闸阀启闭力及扭矩的理论计算和分析

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1、—4—阀门2007年第5期文章编号:100225855(2007)0520004204楔式弹性闸板闸阀启闭力及扭矩的理论计算和分析邱晓来,雷磊,曹小慧(浙江超达阀门股份有限公司,浙江永嘉325105)摘要论述了楔式弹性闸板闸阀的工作原理,分析了楔式弹性闸板闸阀的最大启闭力和最大扭矩等,总结了计算校核用的启闭力计算公式,提出的设计计算方法已用于楔式弹性闸板闸阀的设计生产中。关键词楔式弹性闸板;闸阀;阀杆;启闭力;扭矩中图分类号:TH134文献标识码:AAnalysisandcalculationofopenandcloseforceandtorqueinfl

2、exiblewedgegatevalvesQIUXiao2lai,LEILei,CAOXiao2hui(ZhejiangChaodaValveCo.,Ltd.,Yongjia325105,China)Abstract:Theoperatingprincipleofflexiblewedgegatevalvesareintroductedbriefly,Themaximumopenandcloseforceandtorqueinflexiblewedgegatevalvesareanalyzed,Theformulaforthecalcula2tionand

3、checkoutarerecommended,Theproposedmethodisusedindesigningflexiblewedgegatevalves.Keywords:flexiblewedgegate;gatevalve;stem;openandcloseforce;torque1概述降同时产生弹性变形,介质压力推动闸板使闸板压准确地计算出闸阀开启与关闭过程中所需的最向阀座密封面,关闭结束(图1)。由关闭过程可大力与最大扭矩,不仅可以对闸阀的设计进行校核知,关闭结束达到密封状态下的关闭力及扭矩最大验证,而且对于闸阀驱动装置的合理选配至关重(图

4、2)。阀门开启过程是关闭过程的逆过程,分析要。由于目前有关资料及文献关于楔式弹性闸板闸过程类似。阀的最大推力及最大扭矩的计算不完整,在产品设楔式弹性闸板闸阀属于出口端密封,在关闭终计和校核中应用不方便,而且计算数据与实测数据止状态下,介质作用在闸板上的力就是介质的设计出入较大。为此,本文对楔式弹性闸板闸阀进行了压力作用在出口端阀座密封面平均直径D所形成详细的力学分析与研究,从而得出了一套理论计算的面积上的总介质力。根据受力分析图可列出闸板公式,通过与实测数据的对比表明,本文的理论计关闭时受力平衡方程。算结果与实测数据非常吻合。由于闸板、阀杆等零N=P+Fs

5、inα(1)部件的自重对于推力及扭矩计算的结果影响很小,Fm=Fcosα(2)为了简化计算,本文在理论分析过程中忽略了零部Fm=Nfm(3)件自重的影响。由式(1)、(2)和(3)解方程得出2阀门关闭受力分析PfmF=阀门关闭时,阀杆螺母驱动阀杆向下移动,阀cosα-fmsinα杆受填料挤压产生摩擦力,阀杆头部推动闸板向下式中N———关闭状态下阀座密封面对闸板的作用移动,闸板密封面与阀座密封面接触,闸板继续下力,N作者简介:邱晓来(1959-),男,浙江金华人,高级工程师,从事阀门设计工作。2007年第5期阀门—5—P———介质作用在闸板上的力,NFGM—

6、——填料对阀杆的摩擦力,N2qπDFGM=qΨD1BP=4Hq———设计压力,MPaΨ———填料系数(由查得)BD———阀座密封面平均直径,mmB———填料宽度,mmF———关闭阀门时阀杆头部作用在闸板上的H———填料深度,mm力,Nα———闸板楔形角度,(°)Fm———关闭阀门时密封面摩擦力,Nfm———关闭阀门时密封面的摩擦系数图2关闭状态闸板受力分析图3关闭状态阀杆受力由此得出闸阀关闭状态下阀杆所受最大推力FZ为2PfmqπD1FZ=++qΨD1Bcosα-fmsinα41.阀体2.闸板3.阀座4.阀杆5.阀盖3关闭状态最大扭矩的计算6.填料7.阀杆

7、螺母8.轴承9.手轮由关闭过程分析可知,阀门的扭矩主要由阀杆图1楔式弹性闸板闸阀与阀杆螺母之间的摩擦力矩、轴承的摩擦力矩和阀以阀杆为研究对象进行受力分析(图3),阀杆与填料的摩擦力矩组成,则关闭状态最大扭矩为杆关闭时受力平衡方程为MZ=M1+M2+M3(4)FZ=FF+FG+FGM式中FZ———关闭阀门时阀杆螺母对阀杆的总推M1=FZRM(5)力,ND2RM=tg(β+ρ)(6)2FF———闸板对阀杆的反作用力(取F的绝fL对值),Nρ=arctg()(7)βcosFG———介质对阀杆的推力,N2qπD12(D0+d0)FG=M2=FZfZ4(8)4D1—

8、——阀杆填料部分直径,mmD1M3=FGM(9)2—6—阀门200