高温高压球阀球体的热-结构耦合分析.pdfVIP

高 温 高 压 球 阀球 体 的热 一结 构 耦 合 分 析 口 汪玉凤 口 柳栋梁 口 史庆泰 1．兰州理工大学 机电工程 学院 兰州 730050 2．浙江宣达集团 浙江温州 3251O0 摘 要 ：根据理论设计球体半径 ，采用 SolidWorks建立球体的三维模型 。应用有限元分析软件 Workbench对球体分别进行结构分析和热一结构耦合分析。通过对比分析，对不符合强度要求的球体进 行设计改进。结果表 明：球体的应力是热载荷和结构载荷共 同作用的结果，热一结构耦合分析为球体的 可靠性设计提供 了理论分析依据。 关键词：球阀 球体 热一结构耦合分析 中图分类号：TH138．52 文献标识码 ：B 文章编号 ：1000—4998f2015112—0010—02 球 阀是一 种 以球 体作 为启 闭件 ，可 借 助手 柄 或其 bra=O．000OO4p+0．000 3p+O．0054 (2) 它驱 动装 置驱 动球 体旋转 90o。使球 体 通 孔与 阀体 通 道 不 管球 阀处 于开 启状 态还 是关 闭状 态 。密封 面 与 中心 线 重合 或 垂直 ，实 现全 开 或 全关 动 作 ，常用 的球 阀 球 体接 触 面 的宽 度 都不 能 小 于 6 。根据 工 况 ，球 体 强 从 结构 上 可分 为浮 动球 球 阀与 固定 球 球 阀两种 。球 阀 度 如需 加大 ，则 可适 当加 大球 体直 径 。最终 设计 球体 的使 用非 常 广 泛 ，在石 油 天然 气 、煤 化 32行 业 、核 212业 直 径 为 247mm。因不考 虑 泄 压 ，球 阀在关 闭 时 ，球 体 等方 面都 有广 泛 的应 用 …。球 阀结 构 简单 ，密 封性 好 ， 还承 受 温度 和压 力 的作用 ，所 以 只对球 体 的关 闭状 态 能 实 现快 速 启 闭 。球 体作 为 球 阀主要 的承压 件 ．对 整 进行 结 构和 热一结构 耦合 分 析 。 个 球 阀 的使 用性 能 是 至关 重 要 的 ，在 生 产实 践 中 ，球 2 球体有限元模型的建立 阀球体 强度 的校 核 都 靠经 验 或者 分 析 软件 进 行 ．对 于 高 温 高压 球 阀 ，高 温产 生 的热应 力 对球 体 材 料 的性 能 固定 球球 阀体 ．由两 端 与球体 连接 在一 起 的 固定 具有一 定 的影 响，单 纯 结构 分 析没 有考 虑 高温 对 球体 轴 承 与 阀体 上 的滑 动 的影 响 是有 缺 陷的 。笔者在 有 限元结 构 分析 的基 础上 ， 轴 承 支 承 ，球 阀 关 闭 应 用 Workbench进行 热 一结构 耦 合 分析 ．对 浙 江 宣达 时 。在 介 质压 力 的作 用 集 团某 型 号 9001b球 阀 的球 体 在 400℃ 、8MPa的压 下 ，球 体 不 会 产 生 位 力 下进 行 全 关 闭状 态 下 的结 构分 析 和热 一结 构 耦合 分 移 [。应用 SolidW orks 析 ，为球 体 的可靠 性设 计提 供 理论依 据 。 软 件 建 立 球 体 的 三 维 模 型 ，导 入有 限元 分 析 1 球体半径的确定 软件 Workbeneh中 ．球 根 据 密封 圈材料 的许用 比压 ，按 密 封 面 的必须 比 体 材 料 选 用 锻 造 304 压计 算公 式 ，初步 确定 密封 面 的宽度 b ： 不锈钢 ．材料 属性 见 表 1，采用 自动划 分 网格 ，共划 分 网格