三偏心蝶阀蝶板密封面摩擦力矩分析.pdf

精密制造与 自动化 2016年第 1期 三偏心蝶阀蝶板密封面的摩擦力矩分析水 孟艳 茹 (内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司 内蒙古赤峰 025350) 摘 要 阀门类设备如三偏心蝶阀起着调节流量等作用，在煤制天然气行业广泛应用，因此对阀门设备的研究分 析具有重要意义。在蝶阀的蝶板关闭或开启瞬间情况下，对蝶板密封面进行力学分析，利用椭圆微分方程和数值 计算方法，在考虑蝶板厚度的情况下，推导出三偏心蝶板密封面的摩擦力矩的计算公式，并分析其与三偏心蝶阀 三个偏心值之问的关系，对蝶阀驱动力矩的选取和结构的优化有着重大的意义。 关键词 三偏心蝶阀 蝶板密封面 摩擦力矩 三偏心蝶阀作为调节流量、截止流体等作用， 蝶板中心存在轴 向偏心距 c；蝶板的回转 中心相对 具有启闭力矩小、密封性能好、抗磨损等优点，广 于蝶板中心存在径向偏心距 e；蝶板锥面轴线与阀 泛应用于煤气化工等行业 。然而，现阶段对三偏 体通道轴线成一个角偏心 。三偏心蝶阀的结构特 心蝶阀的力学特性研究不足，三偏心蝶阀的实际运 点是在双偏心蝶阀的基础上再增加一个倾角，经过 行状况不理想 。三偏心蝶阀的密封面位于斜圆锥 优化设计可 以使密封副的摩擦力进一步下降，采用 表面，阀座和密封圈的正截面均为椭圆，这正是其 面密封的结构使接触应力分布均匀、密封更加可靠 。 设计和制造的难点及关键，也是 目前不能准确计算 1．2 蝶板密封面的受力分析 摩擦力矩 的原因所在 。 三偏心蝶阀的蝶板在关闭或开启瞬间，其中密 封面的作用力包括：密封面上 的单位正压力 N (方 1 三偏心蝶阀 向垂直于密封面且为均布的空问力系)；摩擦力 1．1 三偏心蝶阎结构 (方 向沿密封表面并且阻止蝶板运动的空间力系、厂 三偏心蝶阀的结构见图1所示。 为密封副的摩擦 因数)。假设介质压力完全作用在阀 杆上，蝶板不发生变形，当蝶板在关闭或开启瞬间， 若要保证阀门能完全密封，无泄漏 ，只需要求密封 面上的单位正压力Ⅳ满足蝶阀的必需密封 比压即可， 此时： N = q (1) 其中，q =m ，式中P为计算压力(MPa)：m 为 比例系数，对于常温液体m=l；a、c其选值与密 封副材料有关，考虑介质压力对 比压值的影响因数； 6为密封副接触宽度 (mrn)。 如图2所示，以阀杆轴线为界，蝶板 I二下两部 图1 三偏心蝶阀结构简图 分的运动方 向相反，故摩擦力的方向相反，蝶板密 封面椭圆相应地分为两个区间为0【，01】和[1，n】。 三偏心蝶阀主要是由蝶板、阀座、阀体、阀轴