球閥課程設(shè)計(jì)說明書.docx

目 錄1閥門定義12閥門的分類12.1按作用和用途12.2按公稱壓力12.3按工作溫度22.4按驅(qū)動(dòng)方式22.5按公稱通徑22.6按連接方法22.7按閥體材料23閥門作用33.1氣動(dòng)和液動(dòng)閥門33.2手動(dòng)閥門34球閥44.1球閥發(fā)展歷史44.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀44.3球閥的構(gòu)成、作用原理、特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)分類54.4球閥的分類65二片式高平臺法蘭球閥65.1二片式高平臺法蘭球閥的加工工藝過程65.2二片式高平臺法蘭球閥的特點(diǎn) 。75.3二片式高平臺法蘭球閥加工工藝卡8測繪體會9參考文獻(xiàn)91閥門定義閥門是在流體系統(tǒng)中，工良用來控制流體的方向、壓力、流量的裝置。閥門是使配管和設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)（液體、氣體、粉末）流動(dòng)或停止并能控制其流量的裝置。閥門是管路流體輸送系統(tǒng)中控制部件，它是用來改變通路斷面和介質(zhì)流動(dòng)方向，具有導(dǎo)流、截止、節(jié)流、止回、分流或溢流卸壓等功能。用于流體控制的閥門，從最簡單的截止閥到極為復(fù)雜的自控系統(tǒng)中所用的各種閥門，其品種和規(guī)格繁多， 閥門的公稱通徑從極微小的儀表閥大至通徑達(dá)10m的工業(yè)管路用閥。閥門可用于控制水、蒸汽、油品、氣體、泥漿、各種腐蝕性介質(zhì)、 液態(tài)金屬和放射性流體等各種類型流體地流動(dòng) ，閥門的工作壓力可從0.0013MPa到1000MPa 的超高壓，工作溫度從-270的超低溫到1430的高溫。閥門的控制可采用多種傳動(dòng)方式， 如手動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)、渦輪、電磁動(dòng)、電磁液動(dòng)、電液動(dòng)、氣液動(dòng)、正齒輪、傘齒輪驅(qū)動(dòng)等；可以在壓力、溫度或其它形式傳感信號的作用下， 按預(yù)定的要求動(dòng)作，或者不依賴傳感信號而進(jìn)行簡單的開啟或關(guān)閉，閥門依靠驅(qū)動(dòng)或自動(dòng)機(jī)構(gòu)使啟閉件作升降、滑移、旋擺或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 從而改變其流道面積的大小以實(shí)現(xiàn)其控制功能。 2閥門的分類2.1按作用和用途（1）截?cái)囝悾喝玳l閥、截止閥、旋塞閥、球閥、蝶閥、針型閥、隔膜閥等。截?cái)囝愰y門又稱閉路閥，截止閥，其作用是接通或截?cái)喙苈分械慕橘|(zhì)。止回閥，止回閥又稱單向閥或逆止閥，止回閥屬于一種自動(dòng)閥門，其作用是防止管路中的介質(zhì)倒流、防止泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，以及容器介質(zhì)的泄漏。水泵吸水關(guān)的底閥也屬于止回閥類。防爆閥、事故閥等，安全閥的作用是防止管路或裝置中的介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值，從而達(dá)到安全保護(hù)的目的。調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥和減壓閥，其作用是調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力、流量等參數(shù)。（2）真空類：如真空球閥、真空擋板閥、真空充氣閥、氣動(dòng)真空閥等。其作用是在真空系統(tǒng)中，用來改變氣流方向，調(diào)節(jié)氣流量大小，切斷或接通管路的真空系統(tǒng)元件稱為真空閥門。（3）特殊用途類：如清管閥、放空閥、排污閥、排氣閥、過濾器等。排氣閥是管道系統(tǒng)中必不可少的輔助元件，廣泛應(yīng)用于鍋爐、空調(diào)、石油天然氣、給排水管道中。往往安裝在制高點(diǎn)或彎頭等處，排除管道中多余氣體、提高管道路使用效率及降低能耗。本次測繪的二片式高平臺法蘭球閥屬于截?cái)囝悺?.2按公稱壓力（1）真空閥：指工作壓力低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的閥門。（2）低壓閥：指公稱壓力PN 1.6Mpa 的閥門。（3）中壓閥：指公稱壓力PN 為2.5Mpa、4.0Mpa、6.4Mpa的閥門。（4）高壓閥：指公稱壓力PN 為10.0Mpa80.0Mpa的閥門。（5）超高壓閥：指公稱壓力 PN100.0Mpa的閥門。（6）過濾器：指公稱壓力PN 為1.0Mpa、1.6Mpa本次測繪的二片式高平臺法蘭球閥屬過濾器。2.3按工作溫度（1）超低溫閥：用于介質(zhì)工作溫度 t101的閥門。（2）常溫閥：用于介質(zhì)工作溫度29t120的閥門。（3）中溫閥：用于介質(zhì)工作溫度120t425的閥門。本次測繪的二片式高平臺法蘭球閥屬于常溫閥。2.4按驅(qū)動(dòng)方式按驅(qū)動(dòng)方式分類分為自動(dòng)閥類、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)閥類和手動(dòng)閥類壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的閥門。液動(dòng)閥：借助油等液體壓力驅(qū)動(dòng)的閥門。此外還有以上幾種驅(qū)動(dòng)方式的組合，如氣-電動(dòng)閥等。本次測繪的二片式高平臺法蘭球閥屬于動(dòng)力驅(qū)動(dòng)閥。2.5按公稱通徑（1）小通徑閥門：公稱通徑DN40mm的閥門。（2）中通徑閥門：公稱通徑DN為50300mm的閥門。（3）大通徑閥門：公稱閥門DN為3501200mm的閥門。（4）特大通徑閥門：公稱通徑DN1400mm的閥門6. 按結(jié)構(gòu)特征本次測繪的二片式高平臺法蘭球閥屬于中通經(jīng)閥門。2.6按連接方法（1）螺紋連接閥：閥體帶有內(nèi)螺紋或外螺紋，與管道螺紋連.（2）法蘭連接閥門：閥體帶有法蘭，與管道法蘭連接。（3）焊接連接閥門：閥體帶有焊接坡口，與管道焊接連接。（4）卡箍連接閥門：閥體帶有夾口，與管道夾箍連接。（5）卡套連接閥門：與管道采用卡套連接。（6）對夾連接閥門：用螺栓直接將閥門及兩頭管道穿夾在一起的連接形式。本次測繪的二片式高平臺法蘭球閥屬于法蘭連接閥門。2.7按閥體材料（1）金屬材料閥門：其閥體等零件由金屬材料制成。如鑄鐵閥門、鑄鋼閥、合金鋼閥、銅合金閥、鋁合金閥、鉛合金閥、鈦合金閥、蒙乃爾合金閥等。（2）非金屬材料閥門：其閥體等零件由非金屬材料制成。如塑料閥、搪瓷閥、陶瓷閥、玻璃鋼閥門等。以下為幾種不銹鋼閥門材料參數(shù)及具體運(yùn)用（1）角行程包括球閥、蝶閥、旋塞閥等分類（2）直行程包括閘閥、截止閥、角座閥等。 這種分類方法既按原理、作用又按結(jié)構(gòu)劃分，是目前國際、國內(nèi)最常用的分類方法。一般分閘閥、截止閥、節(jié)流閥、儀表閥、柱塞閥、隔膜閥、旋塞閥、球閥、蝶閥、止回閥、減壓閥安全閥、疏水閥、調(diào)節(jié)閥、底閥、過濾器、排污閥等。本次測繪的二片式高平臺法蘭球閥屬于金屬材料閥門。3閥門作用由于閥門的用途是廣泛的，因此它起的作用也是很大的。例如：在發(fā)電廠中閥門能夠控制鍋爐和汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；在石油、化工生產(chǎn)中，閥門同樣也起著控制全部生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在其它部門也是這樣。盡管如此，閥門同其它產(chǎn)品比較往往被人們忽視。例如：在安裝機(jī)器設(shè)備時(shí)，人們往往把重點(diǎn)放在主要機(jī)器設(shè)備方面，卻忽視了閥門。這樣會使整個(gè)生產(chǎn)效率降低或停產(chǎn)、或造成種種其它事故發(fā)生。 因此，對閥門的選用、安裝、使用等都必須進(jìn)行認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作。電力驅(qū)動(dòng)閥門是常用的驅(qū)動(dòng)方式的閥門，通常稱這種驅(qū)動(dòng)裝置形式的驅(qū)動(dòng)裝置為閥門電動(dòng)裝置，閥門電動(dòng)裝置的特點(diǎn)如下：1)啟閉迅速，可以大大縮短啟閉閥門所需的時(shí)間；2)可以大大減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，特別適用于高壓、大口徑閥門；3)適用于安裝在不能手動(dòng)操作或難于接近的位置，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱，而且安裝高度以不受限制；4)有利于整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化；5)電源比氣源和液源，容易獲得，其電線的敷設(shè)和維護(hù)也比壓縮空氣和液壓管線簡單得多。閥門電動(dòng)裝置的缺點(diǎn)是構(gòu)造復(fù)雜，在潮濕的地方使用更為困難，用于易爆介質(zhì)時(shí)，需要采用隔爆措施。閥門電動(dòng)裝置按所驅(qū)動(dòng)的閥門類型不同，可分為Z型和Q型兩大類。Z型閥門電動(dòng)裝置的輸出軸可以轉(zhuǎn)出很多圈，適用于驅(qū)動(dòng)閘閥、截止閥、隔膜閥等；Q型閥門電動(dòng)裝置的輸出軸只能旋轉(zhuǎn)90。，適用于驅(qū)動(dòng)旋塞閥、球閥和蝶閥等。按其防護(hù)類型有普通型、隔爆型(以B表示)、耐熱型(以R表示)和三合一型(即戶外、防腐、隔爆，以S表示)。閥門電動(dòng)裝置一般由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(減速器)、電動(dòng)機(jī)、行程控制機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)矩限制機(jī)構(gòu)、手動(dòng)-電動(dòng)切換機(jī)構(gòu)、開度指示器等組成。3.1氣動(dòng)和液動(dòng)閥門氣動(dòng)閥門和液動(dòng)是以一定壓力的空氣、水或油為動(dòng)力源,利用氣缸(或液壓缸)和活塞的運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)閥門的，一般氣動(dòng)的空氣壓力小于0.8MPa,液動(dòng)的水壓或油壓為2.5MPa25MPa。如用于驅(qū)動(dòng)隔膜閥；回轉(zhuǎn)型氣、液驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)球閥、蝶閥或旋塞閥。液動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)力大，適用于驅(qū)動(dòng)大口徑閥門。如用于驅(qū)動(dòng)旋塞閥、球閥和蝶閥時(shí)，必須將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換面回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。除了采用氣缸或液壓缸的活塞來驅(qū)動(dòng)外，還有采用氣動(dòng)薄膜驅(qū)動(dòng)的，因其行程和驅(qū)動(dòng)力較小，故主要用于調(diào)節(jié)閥。3.2手動(dòng)閥門手動(dòng)閥門是最基本的驅(qū)動(dòng)方式的閥門。它包括用手輪、手柄或板手直接驅(qū)動(dòng)和通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)兩種。當(dāng)閥門的啟力矩較大時(shí)，可通過齒輪或蝸輪傳動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以達(dá)到省略的目的。齒輪傳動(dòng)分直齒圓柱齒輪傳動(dòng)和錐齒傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)減速比小，適用于閘閥和截止閥，蝸輪傳動(dòng)減速比較大，適用于旋塞閃、球閥和蝶閥。4球閥4.1球閥發(fā)展歷史球閥是上世紀(jì)50年代問世的一種新型閥門。在短短的30多年里，球閥已發(fā)展成為一種主要的閥類，它在航空航天、石油化工、長輸管線、輕工食品、建筑等許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用。早在19世紀(jì)80年代美國就開始設(shè)計(jì)球閥，但是當(dāng)時(shí)缺乏適當(dāng)?shù)拿芊獠牧?，限制了求法的發(fā)展，使它未能成為一種正式工業(yè)產(chǎn)品。直到上世紀(jì)50年代，聚四氟乙烯等彈性密封材料的出現(xiàn)才使球閥的產(chǎn)生和發(fā)展出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)；同時(shí)由于機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，使球體加工技術(shù)提高，能夠?qū)崿F(xiàn)球體所要求的尺寸精度與表面粗糙度。4.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀球閥是上世紀(jì)50年代問世的一種新型閥門。在短短的30多年里，球閥已發(fā)展成為一種主要的閥類，它在航空航天、石油化工、長輸管線、輕工食品、建筑等許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用。目前球閥最大公稱通徑已達(dá)3050mm，這是美國EscherWyss公司為田納西州的一個(gè)泵站所提供的四臺球閥，用作透平機(jī)出口的切斷閥，設(shè)計(jì)壓力為4.8Mpa。球閥的最高工作壓力已達(dá)72Mpa，其相應(yīng)溫度高達(dá)1000。球閥不僅在一般工業(yè)管道上得到了廣泛應(yīng)用，而且在核工業(yè)、宇航工業(yè)的液氧與液輕輸送管線上普遍采用。全塑料球閥近年來發(fā)展較快。其特點(diǎn)是：耐腐蝕、重量輕、成本低。西德一家閥門公司已制造通徑為6“的塑料球閥；美國Hill Maccanng公司制成一種含氟材料球閥，商業(yè)名稱為Kynar，據(jù)稱有高強(qiáng)度、優(yōu)良的耐溫與耐腐蝕性能，使用溫度為250。同時(shí)隨著時(shí)代的發(fā)展，進(jìn)入21世紀(jì)以后，生產(chǎn)和制造技術(shù)有了顯著優(yōu)化提高，同時(shí)，技術(shù)人員大都通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)和控制優(yōu)化，在很大程度上提高了設(shè)計(jì)速度和更新周期。目前，全球的控制閻市場如同大部分工業(yè)品一樣被三個(gè)經(jīng)濟(jì)體瓜分，分別是美國為代表的北美經(jīng)濟(jì)體，以德國、英國、法國為代表的歐盟地區(qū)，和以日本為代表的亞太地區(qū)。美國是全球最大的閥門供應(yīng)商，其閥門協(xié)會有超過110家企業(yè)，年產(chǎn)值超過40億美元。1984年就在中國開展業(yè)務(wù)的FIS玎訊控制閥由于進(jìn)入中國較早，其產(chǎn)品已經(jīng)成為中國教科書的樣板。德國在二戰(zhàn)之后迅速恢復(fù)經(jīng)濟(jì)，其產(chǎn)品通過優(yōu)良的質(zhì)量迅速占領(lǐng)市場。德國閥門企業(yè)一般都屬于專業(yè)性很強(qiáng)的公司，在某一類產(chǎn)品的研究、設(shè)計(jì)和制造方面都有自己的特色。日本作為世界第二經(jīng)濟(jì)體，其閥類產(chǎn)品由于價(jià)格適中，質(zhì)量較好，迅速占領(lǐng)了中國中低端市場。目前我國關(guān)于球閥的生產(chǎn)企業(yè)大多規(guī)模小、科研能力弱，大多通過參考外國產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)，其主要原因是技術(shù)投入資金不足，科研人員數(shù)量不足，所以在國內(nèi)很多的大型工程招標(biāo)中大多被外國閥門企業(yè)所壟斷4.3球閥的構(gòu)成、作用原理、特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)分類（1）球閥的構(gòu)成圖4-1 二片式高平臺法蘭球閥結(jié)構(gòu)1閥體 2閥蓋 3球體 4閥桿 5手柄球閥主要由閥體、球體、閥桿、閥芯、閥蓋和省力機(jī)構(gòu)等幾部分主要零件構(gòu)成。下面對上述幾個(gè)重要零件的設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。圖2-1為球閥結(jié)構(gòu)圖。（2）球閥的作用原理球閥的主要功能是切斷或接通管道中的流體管道，即球閥通常為閉路閥。因此，球閥的作用原理很簡單：借助驅(qū)動(dòng)裝置的在閥桿端施加一定的轉(zhuǎn)矩并傳遞給球體，使它旋轉(zhuǎn)90，球體的通孔則與閥體通道中心線重合或者垂直，球閥便完成了全開或全關(guān)的動(dòng)作。（3）球閥的特點(diǎn)球閥的主要特點(diǎn)如下：流體阻力小、開關(guān)迅速、方便、密封性好、壽命長、可靠性高，而且閥體內(nèi)通道平整光滑適于輸送粘性流體，漿液，以及固體顆粒。（4）球閥的結(jié)構(gòu)類型4.4球閥的分類（1）按球體的支撐方式分類按球體的支撐方式，球閥可分為浮動(dòng)球球閥和固定球球閥兩大類。其中浮動(dòng)球閥的特點(diǎn)十分突出，主要有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、工作可靠。而固定球閥的轉(zhuǎn)矩小，閥座形變小，密封性能穩(wěn)定，使用壽命長，適用于高壓、大通徑場合。（2）按球體的安裝方式分類按球體的安裝方式可分為頂裝式、底裝式、側(cè)裝式和斜裝式。本次球閥設(shè)計(jì)選用了側(cè)裝法蘭連接二分體式球閥，其特點(diǎn)是將閥體沿與閥門通道軸線相垂直的截面分為不對稱的左右兩半，球體從截分面孔道裝入，左、右兩半閥體用法蘭連接的球閥。（3）按球閥與管道的連接形式分類按球閥與管道的連接形式可分為法蘭連接球閥、內(nèi)螺紋和外螺紋連接球閥以及焊接連接球閥。其選用在閥體設(shè)計(jì)中有詳細(xì)說明。5二片式高平臺法蘭球閥5.1二片式高平臺法蘭球閥的加工工藝過程1）閥體、閥蓋、閥瓣(閥板)對于DN50的閥門，閥體、閥蓋采用鑄件，DN50的采用鍛件。閥門在澆鑄之前，對鋼液進(jìn)行爐前取樣分析，當(dāng)該爐原材料的化學(xué)成分都達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)行澆鑄。并對閥體進(jìn)行磁粉探傷，對于高溫高壓閥門則進(jìn)行X射線探傷。 澆鑄完成后對鑄件進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，主要起到細(xì)化晶格、消除內(nèi)應(yīng)力的作用。金加工前，對鑄件噴丸處理（表面處理），以提高表面硬度及清除表面雜質(zhì)。對于不銹鋼閥門則進(jìn)行酸洗，以去除表面氧化層。鍛件毛坯選用力學(xué)性能和化學(xué)成份都合格的棒料進(jìn)行鍛造。鍛造成型后，進(jìn)行正火處理；金加工后根據(jù)需要進(jìn)行表機(jī)處理，改善鍛件防腐蝕能力。2）密封面常用密封面材料分為兩大類：軟質(zhì)材料和硬質(zhì)材料。其中，硬質(zhì)密封面材料主要為銅合金（T）、不銹鋼（H）、硬質(zhì)合金（Y）等。H型密封面選用507Mo和577兩種焊條堆焊。密封面堆焊完成后進(jìn)行焊后熱處理，以消除內(nèi)應(yīng)力、提高表面硬度。其中，507Mo堆焊金屬硬度較高（HRC3540），適用于閥瓣(閥板)密封面；577堆焊金屬硬度稍低（HRC2833），適用于閥體閥座密封面。選用兩種不同硬度的材料堆焊，密封副之間產(chǎn)生硬度差，從而使兩密封面獲得良好的配合和抗檫傷性能。Y型密封面則選用D802和D812焊條堆焊。密封面堆焊完成后進(jìn)行焊后熱處理，以消除內(nèi)應(yīng)力、提高表面硬度。其中，D812堆焊金屬硬度較高（HRC4650），適用于閥瓣(閥板)密封面；D802堆焊金屬硬度稍低（HR