畢業(yè)設計（論文）煉鋼轉爐專用氣動蝶閥的結構設計（全套圖紙）

1、煉鋼轉爐專用氣動蝶閥的結構設計內江職業(yè)技術學院機械工程系工程系，班級：班，班級：10級一班摘要:設計的氣動蝶閥主要用于鋼鐵廠轉爐及其他工業(yè)的除塵輸送系統(tǒng)中，是主要以空氣為傳動介質的控制調節(jié)裝置。因此，論文在碟閥的密封性及耐磨性等問題上進行了深入的分析和設計上的考慮。此閥的工作原理是當氣缸通過閥桿帶動蝶板轉動時，蝶板與閥體密封面吻合，將通道切斷，即為關閉；反之，則為開啟。本次設計的蝶閥就是三偏心蝶閥，驅動機構采用普通雙作用式氣缸，利用壓縮空氣使活塞向兩個方向運動，活塞行程可根據(jù)實際需要選定。此設計的閥門主要用于鋼鐵廠轉爐爐氣的回收。當然，此閥也可以應用于化工、電站、石油等等。由于蝶閥應用于轉爐爐

2、氣，故對其的密封性是首先要解決的問題，其次是蝶閥的結構的分析和主要零件的設計計算。本文還對閥門的安裝、保養(yǎng)及使用進行介紹關鍵詞：蝶閥；三偏心；氣壓系統(tǒng)、維護全套cad圖紙，加1538937061 前言閥門是國民經(jīng)濟建設中使用極廣泛的一種機械產(chǎn)品。隨著我國改革開放的進一步加深以及建立社會主義市場和開展對外貿易的需要，在石油、天然氣、煤炭、冶金和礦石的開采、提煉加工和管道輸送系統(tǒng)中；在石油、化工產(chǎn)品，醫(yī)藥和食品生產(chǎn)系統(tǒng)中；在水電、火電和核電的電力生產(chǎn)系統(tǒng)中；在城建的給排水、供熱和供氣系統(tǒng)中；在冶金生產(chǎn)系統(tǒng)中；在船舶、車輛、飛機、航天以及各種運動機械的使用流體系統(tǒng)中；在國防生產(chǎn)以及新技術領域里；在農

3、業(yè)排灌系統(tǒng)中都需要大量的閥門新品種。因此，閥門是我國實現(xiàn)四個現(xiàn)代化不可缺少的重要機械產(chǎn)品。它與生產(chǎn)建設，國民建設和人民生活都有著密切的關系。用于流體控制的閥門，從最簡單的截斷裝置到極為復雜的自控系統(tǒng)，其品種和規(guī)格繁多。閥門的公稱通徑從十分微小的儀表閥，到公稱通徑達10m、重幾十噸的工業(yè)管路用閥。閥門可用于控制空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性化學介質、泥漿、油品、液體金屬和放射性流體等各種類型流體的流動。閥門的控制可采用多種傳動方式，如手動、電動、氣動、液動、電-氣或電-液聯(lián)動及電磁驅動等；也可在壓力、溫度或其他形式傳感信號的作用下，按預定的要求動作，或者只進行簡單的開啟或關閉。閥門就是依靠驅動或自動

4、機構使其啟閉件作升降，滑移，旋擺或回轉運動，從而改變流道面積的大小，實現(xiàn)控制功能的。為了實現(xiàn)多流體的控制，閥門一般應具備以下性能：即密封性能、強度性能、調節(jié)性能、動作性能和流通性能。對大多數(shù)閥門來說，密封問題是首要問題。由于密封性能差或密封壽命短而產(chǎn)生流體的外漏或內漏，會造成環(huán)境污染和經(jīng)濟損失；有毒的流體、腐蝕性流體、放射性流體和易燃易爆流體的泄漏有可能產(chǎn)生重大的經(jīng)濟損失，甚至造成人身傷亡。對于高中壓氣體閥門和安全閥等，閥門的安全可靠性也是十分重要的。強度不夠或動作不可靠（例如高壓閥的閥體或重要零件的斷裂，安全閥不能準確起跳、止回閥不逆止作用等），將會造成本體或系統(tǒng)的破壞而導致人身傷亡。隨著工

5、業(yè)技術的發(fā)展，普通的軟密性蝶閥已滿足不了工業(yè)上的需求，金屬硬密性蝶閥很快被開發(fā)出來，并且三偏心結構蝶閥是蝶閥發(fā)展，演化中最高級一種。三偏心蝶閥自問世以來，為滿足日益嚴酷的工況要求，其本身也經(jīng)歷著自我完善和不斷發(fā)展的過程。即使最基本的零泄漏，理論上三偏心蝶閥都可以做的到，但實際還賴于周密的設計，精密的制造。本次設計的蝶閥就是三偏心蝶閥，驅動機構采用普通雙作用式氣缸，利用壓縮空氣使活塞向兩個方向運動，活塞行程可根據(jù)實際需要選定。此設計的閥門主要用于鋼鐵廠轉爐爐氣的回收。當然，此閥也可以應用于化工、電站、石油等等。由于蝶閥應用于轉爐爐氣，故對其的密封性是首先要解決的問題，其次是蝶閥的結構的分析和主要

6、零件的設計計算。2 三偏心蝶閥的結構設計及分析2.1蝶閥結構分析碟閥的卓越性能與自身的不斷地改進、演變、發(fā)展密切相關。為滿足各種工況的要求，蝶閥先后經(jīng)歷了從同心向單偏心蝶閥，雙偏心蝶閥和三偏心蝶閥的演變。圖中字母：n1閥體通道軸線；n2過旋轉軸心的直線；j密封面運動軌跡；e徑向偏心距；c軸向偏心距；e蝶板厚度圖中字母：1閥桿 2蝶板 3彈性閥座 4壓蓋 5閥體三偏心蝶閥是本次要研究的對象，它的結構如圖下所示蝶閥的三偏心結構見上圖，即在雙偏心蝶閥的基礎再增加一個傾角，經(jīng)過最優(yōu)化設計使密封副的摩擦力進一步下降，由于采用面密封的結構使接觸應力分布均勻，密封更加可靠。蝶閥的三偏心是指：第一個偏心是指蝶

7、板的回轉中心h相對于蝶板中心在軸向存在偏心距c;第二個偏心是指蝶板的回轉中心h相對于蝶板中心在徑向存在偏心距e;第三個偏心是指蝶板錐面軸線與閥體通道軸線成一個角度，即角偏心對于三偏心結構的蝶閥，由于軸向偏心距c的存在，保證了蝶閥密封面是一個完整連續(xù)的錐面，且該密封面的幾何中心容易確定，降低了密封面加工制造的難度。若密封面為正圓錐面，則由于蝶板密封面的回轉半徑大于閥座密封面相應部位的半徑，從而在關閉的蝶板密封表面不能進入閥座，即產(chǎn)生“干涉”現(xiàn)象，而采用偏心角為的錐面即所謂圓錐斜切可以解決這個問題。本設計采用三偏心蝶閥結構，具體結構尺寸見設計裝配圖。2.2閥門的分類及優(yōu)點分析 閥門產(chǎn)品的種類繁多，

8、說法也不完全統(tǒng)一：有的按材質分（如鑄鐵閥、鑄鋼閥、鍛鋼閥等）、有的按連接形式分（如內螺紋、法蘭閥等）、有的按溫度分（如低溫閥、高溫閥、保溫閥等）。我國目前大多數(shù)習慣是按壓力和結構種類來區(qū)分。按結構種類分主要有： 旋塞閥、閘閥、截止閥、球閥、蝶閥等。根據(jù)各類閥的優(yōu)缺點分析，蝶閥更適于轉爐系統(tǒng)中使用。 蝶閥是指關閉件（閥瓣或蝶板）為圓盤，圍繞閥軸旋轉來達到開啟與關閉的一種閥，在管道上主要起切斷和節(jié)流用。蝶閥具有以下優(yōu)點：（1） 體積小，重量輕。與相同壓力級和同樣口徑的別的閥相比，它均可減輕約3050%（2） 結構簡單，開閉迅速，蝶閥的零件少，結構緊湊，開閉只需將閥瓣旋轉90即可。（3） 調節(jié)和密封

9、性能好。蝶閥可以實現(xiàn)分級控制流量，調節(jié)性能較好；（4） 流體和操作力矩小。根據(jù)對蝶閥所作的流組試驗證明，蝶閥的流組小于截止等類型的閥門。操作力矩小是由于閥瓣處于近似平衡狀態(tài)，這樣就可以用較小的力矩實現(xiàn)閥門的啟閉。2.3閥體的結構設計及分析1. 閥體的功能：閥體是閥門中重要的零件之一，閥體的重量通常占整個閥門的總重量的70%左右。閥體的主要功能有：a. 作為工作介質的流動通道。b. 承受工作介質壓力、溫度、沖蝕和腐蝕。c. 在閥體內部構成一個空間，設置閥座，以容納啟閉件，閥桿等零件。d. 在閥體端部設置連接結構，滿足閥門與管道系統(tǒng)的安裝使用要求。e. 承受閥門啟閉載荷和在安裝使用過程中因溫度變化

10、、振動、水擊等影響所產(chǎn)生的附加載荷。f. 作為閥門總裝配的基礎。2. 閥體設計的基本內容 閥體的設計通常和閥門總體設計同步進行。閥體設計的基本內容如下：a. 確定閥體材料根據(jù)工作介質的性質確定合適材料，保證材料具有足夠的耐蝕性，并具有可靠的強度和剛度。 氣動蝶閥主要用于鋼鐵企業(yè)轉爐煉鋼中及其它工業(yè)輸送系統(tǒng)中 ，因此它的工作介質主要是氣體。轉爐煉鋼中產(chǎn)生的廢氣有：一氧化碳，二氧化碳，氮氣，氫氣，水蒸氣，少量的氧氣，氬氣及微量的甲烷：這些化學元素中其中有一些具有腐蝕性，因此設計閥體的材料應耐腐蝕。在閥體方面我選用球墨鑄鐵qt400，它有足夠的強度、剛度和耐腐蝕性，滿足設計材料的要求。b公稱壓力的確

11、定 根據(jù)參考資料，查得應用場景的介質溫度介于0120之間，由于給定的溫度不超過120，所以應該采用t=120，相應的工作壓力由表內查得其位于1kgf/cm2和2.5 kgf/cm2之間，因為第一個壓力1 kgf/cm2低于實際給定值，所以不能滿足給定的條件。再查標準表120下的工作壓力為2.5 kgf/cm2，相應的公稱壓力是2.5 kgf/cm2，這個公稱壓力就做為設計的依據(jù)。c.法蘭尺寸及類型的選擇根據(jù)參考文獻，由公稱通徑dn=100mm，公稱壓力pg=2.5kgf/cm2,可以確定蝶閥的法蘭尺寸及類型，該類型為：鑄鐵雙法蘭連接，結構尺寸見零件圖。2.4蝶板的啟閉過程工作原理圖一為三偏心蝶

12、板的設計原理簡圖圖1為三偏心蝶板的設計原理簡圖，蝶板密封面為錐面，處于關閉的位置。對于錐體密封蝶板，若蝶板采用正圓錐體，則由于其大端直徑大于閥座密封圈內徑，因而在開啟或者關閉時蝶板不能通過閥座。采用偏心角為的偏心錐面便解決了這個問題。由于p1點的旋轉半徑比密封副接觸位置（f0點）的旋轉半徑小，即點p1的旋轉軌跡m1位于f0點的旋轉軌跡以下，所以蝶板可旋入閥座，并實現(xiàn)接觸密封。同理，p4點的旋轉半徑大于密封副接觸位置的旋轉半徑，即p4點的旋轉軌跡位于先進入閥座的接觸點的軌跡以下，故蝶板越關越緊。 圖1 三偏心蝶閥設計原理圖2.5閥體的結構長度根據(jù)閥門公稱通徑和壓力等級，結構長度，連接尺寸的有關標

13、準或規(guī)定，確定閥體的結構長度三偏心蝶閥的公稱通徑為100mm，公稱壓力為2.5 kgf/cm2，可以確定碟閥的類型為：鑄鐵雙法蘭連接。有查文獻可得蝶閥的結構總長為l=150mm。寬度為k=160mm。具體尺寸看閥體零件圖紙。確定閥體的流動通道根據(jù)閥門的流通能力和流體的阻力系數(shù)要求，確定合適的工作介質流動通道。閥體的流動通道與閥門的口徑一樣為100 mm。2.6閥體最小壁厚的設計計算查資料閥體最小壁厚t的計算公式 （mm）見表 如下：材料公稱壓力（mpa）公稱通徑（mm）公式灰鑄鐵1.011001200t=t=球墨鑄鐵0.252.52001500t=塑性材料4.050t=表中的字母：pg-公稱壓

14、力，mpa p-閥體內可能產(chǎn)生的壓力升量，mpa dn-閥門通徑，mm b-材料的許用拉應力，mpa -鑄造偏差，mm對于大口徑蝶閥需要作剛度校核，校驗變形量，其經(jīng)驗公式為： d=0.04gr3/ej 式中 g-閥門質量，kg e-彈性模量，mpa j-截面慣性矩，mm4 r-閥體半徑，mm 對于一般大口徑蝶閥，d0.4mm，能滿足要求。根據(jù)上面的公式，由下列已知數(shù)據(jù)： 閥體材料球磨鑄鐵 公稱壓力0.25pg2.5mpa 公稱通徑200dn1500mm根據(jù)表可以選擇相應的計算閥體壁厚的公式： t (1-1) 式中：t=b=50mpa,dn=100mm,pg=2.5kgf/cm2; p、為關閉瞬

15、間前后的壓力差，kgf/cm2; 由參考文獻得關于p的計算公式為：p=0.004q/at （1-2）式中 q為介質的流量，m3/h, a為管道截面積，m2 t為關閉時間，s,給定流速為 v=1m/s,關閥時間為t=2s，將數(shù)據(jù)代入公式（1-2）得： p=0.00324kgf/cm2將給定數(shù)據(jù)和計算的數(shù)據(jù)代入公式（1-1）得：t12.37mm,圓整后取t=15mm。2.7蝶閥的密封副結構閥門關閉時，蝶板密封面與彈性閥座相接觸，密封副在介質壓力作用下產(chǎn)生微小的彈性變形，從而實現(xiàn)密封，要達到密封性能良好，操作靈活和扭矩小，金屬密封蝶閥的密封副結構設計至關重要。根據(jù)閥門的公稱通徑，選擇其結構形式。當d

16、n350mm，一般采用雙偏心結構，當dn400mm時，一般采用三偏心結構。2.8密封件的選擇在日常生活及工程實際中，泄漏現(xiàn)象屢見不鮮。生產(chǎn)設備的泄漏會造成多方面的危害設備中工作介質泄漏，會造成物料浪費，有時間能污染環(huán)境。易燃、易爆、劇毒、腐蝕性、放射性物質泄漏將危及人身安全，引起設備事故。環(huán)境中的氣、水和粉塵等侵入設備會污染工作介質，影響產(chǎn)品質量或加劇零件磨損，縮短機器壽命。流體機械的內容泄漏影響容積效率，甚至工作失效。有泄漏就有治漏，設備治漏的方法有：密封、堵塞、引流、焊接和修改。在三偏心蝶閥中我選擇的是密封。對大多數(shù)閥門來說(蝶閥也不例外)，密封問題是首要問題。由于密封性能差或密封壽命短而

17、產(chǎn)生流體的外漏或內漏，會造成環(huán)境污染和經(jīng)濟損失；有毒的流體、腐蝕性流體、放射性流體和易燃易爆流體的泄漏有可能產(chǎn)生重大的經(jīng)濟損失，甚至造成人身傷亡。密封的概念：防止工作介質從機器和設備中泄漏或防止外界雜質侵入機器和設備內部的一種裝置或措施。被密封的工作介質可以是氣體、液體或粉狀固體。密封性能是評價機械產(chǎn)品質量的一個重要指標。密封的內容：將結合面間間隙封住，隔離或切斷，增加泄漏通道中的阻力，在通道中的加設小型作功元件，對泄漏介質造成壓力，與引起泄漏的壓差部分抵消或完全平衡，以阻止介質泄漏。舉例：如填料密封、機械密封和螺旋密封等。密封的功能：是阻止泄漏。造成泄漏的原因主要有兩個方面：一是密封面上有間

18、隙；二是密封兩側有壓力差。消除或減小任一因素可以阻止或減小泄漏。但就一般設備而言，減小或消除間隙是阻止泄漏的主要途徑。密封設計中的幾個問題a. 密封用材料密封材料應滿足密封功能的要求。由于被密封的介質不同，以及設備的工作條件不同，要求密封材料具有不同的適用性。對密封的材料的要求一般是：a. 材料致密性好，不易泄漏介質。b. 有適當?shù)臋C械強度和硬度。c. 壓縮性和回彈性好，永久變形小。d. 高溫下不軟化、不分解，低溫下不硬化、不脆裂。e. 抗腐蝕性能好，在酸、堿、油等介質中能長期工作，其體積和硬度變化小，且不黏附在金屬表面上。f. 摩擦系數(shù)小，耐磨性好。g. 具有與密封面貼合的柔性性。h. 耐老

19、化性好，經(jīng)久耐用。i. 加工制造方便，價格便宜，取材容易。顯然，任何一種材料要完全滿足上述要求是不可能的，但具有優(yōu)異密封性能的材料能夠滿足上述大部分要求。b. 加工工藝良好的加工工藝和成型工藝是保證密封件尺寸精度、表面特性以及提高抗腐蝕和耐磨能力的有效手段。以橡膠o形圈為例，它是靠給定的壓縮變形量來保證密封的，如果由于尺寸精度差而保證不了必要的壓縮變形量，就會出現(xiàn)泄漏。此外，由于o形圈是以預拉伸狀態(tài)安裝于密封部位，當運動摩擦發(fā)熱時，o形圈不是膨脹，而是收縮（拉伸狀態(tài)下的橡膠受熱收縮稱為焦爾效應），這也可能使工作時的壓縮變形量減小而發(fā)生泄漏。因此，設計時必須嚴格給定尺寸精度，并考慮到各種影響因素

20、，例如與密封件的相接觸的零件的尺寸精度，表面粗糙度及紋理方向等。c摩擦、磨損與潤滑摩擦和磨損是接觸型動密封的中必然存在的問題。接觸型動密封的密封件與被密封件相接觸，由于有相對運動而產(chǎn)生摩擦，導致發(fā)熱和零件表面的磨損，這是引起泄漏及密封件損壞的主要原因。因此，潤滑方式與潤滑的選擇就成了密封設計中必須慎重考慮的問題。三偏心金屬密封蝶閥是一種金屬對金屬密封的閥門，在密封面處無四氟乙烯，橡膠或其它非金屬材料，因此可保證閥門耐磨，長時間工作不變形，也不會由于閥座變形而導致閥門泄漏。三偏心金屬密封蝶閥在閥門啟閉過程中閥板和閥座即脫開，它們之間無摩擦。故三偏心金屬密封蝶閥有極長的使用壽命，不易泄漏，備品備件

21、的消耗少，檢修費用低。冶金工業(yè)中軋鋼工序如熱爐的高溫煙氣，鋼廠轉爐吹氧吹氮，高爐鼓風機緊急放空等管道的控制都有一定的難度。如用三偏心蝶閥，以上問題有望解決。由于三偏心蝶閥在密封時，密封面間有相對的滑動，故密封面材料選為奧式體不銹鋼，其材料的特點是：耐蝕性，耐化學性和耐熱性能高，低溫韌性高，強度中等至高，剛性良好，成形加工性極好，無磁性，可焊性良好；缺點是：價格比較貴。在設計過程中，綜合考慮實際因素，因為o型密封圈工作可靠，靜摩擦因數(shù)大，故閥體與左右閥體間的密封采用o形密封圈。2.9三偏心蝶閥密封比壓的確定由參考文獻可得密封比壓的公式：q h=m式中q h為蝶閥的必需比壓，kgf/cm2p1為計

22、算壓力，kgf/cm2, p1=pg+ppg為公稱壓力，pg=2.5kgf/cm2m為比例系數(shù)，取m=1a,c的選值與密封副材料有關，對于密封副材料為鋼和硬質合金來說。a=35,c=1b為密封副接觸寬度，b=2.72cm（設計給定）將以上數(shù)據(jù)代入上面公式，得：qh=22.74kgf/cm2對于剛性密封面，qh按公式計算出來的值降低25%，即qh=17.05kgf/cm2根據(jù)文獻，可以查得密封材料比壓q=150kgf/cm2,因此設計比壓q應滿足： qhqq即 17.05q1502.10接頭選擇與強度校核接頭是閥桿與閘板的連接零件。接頭的結構形狀為t形，接頭與閥桿采用螺紋連接，接頭螺紋為：m18

23、*1.56h，孔深為30mm，接頭與雙閘板之間采用浮動連接，這樣在介質在介質壓力作用下形成可靠的單向密封同時由于采用浮動連接，雙閘板啟閉時會因軸線不同心而造成無規(guī)則旋轉，閘板與左右閥體密封面間的摩擦是紊亂而不是直線的，因此，大大提高使用壽命。接頭采用的材料是鑄鋼（wcb），經(jīng)退火處理。 強度校核拉壓應力強度校核公式為：=qfz/s式中 閥桿所受的拉壓應力（mpa） qfz閥桿拉壓的總軸向力（n） s閥桿的最小截面積，一般為螺紋根部或退刀槽的面積（mm2）許用應力。因接頭的材料是35鋼，經(jīng)查閥門設計手冊表3140得：材料的許用應力為98 mpa ?；钊麠U上的推力和拉力f1和f2分別為：4505.

24、6n，4653.2n，即閥桿拉的總軸向力為4653.2n，即閥桿壓的總軸向力為4505.6n。 s=（d2-d2）/4 其中d為25 mm，d為18 mm。所以，s=3.14（252-182）/4=236.4 mm2接頭在受拉時，應力強度為：=qfz/s=4653.2/236.4=19.7mpa 98 mpa 接頭在受壓時，應力強度為：=qfz/s=4505.6/236.4=19.05 mpa 98 mpa 所以該接頭滿足強度要求。以上公式參照楊源泉主編的閥門設計手冊第453頁。2.11碟板的設計計算1.蝶板大端的直徑d的確定根據(jù)參考文獻，由公稱通徑可以得出蝶板大端的直徑d即蝶閥閥座的最小通徑

25、。表2-1為兩者的對應值。 蝶閥閥座的最小通徑d（gb/t12238-1989）公稱通徑dn（mm）8074400375100944504251251195004751501446005752001907006702502308007703002809008703503251000970由表可知，公稱通徑為100mm時，d=94mm2.蝶板中性面的長短半徑確定根據(jù)參考文獻可得公式：a=a0-tan2ab=a0根據(jù)密封副材料，偏心角取目前閥門制造商廣為采用的，選擇a=15根據(jù)3.4得2a0=94，得a0=47mm厚度e=10mm根據(jù)公式可得 a=45.56mm b=43.89mm式中 a蝶板中性

26、面的長半軸 b蝶板中性面的短半軸3.蝶閥的軸向和徑向偏心距的選擇偏心角取目前閥門制造商廣為采用a=b的情形，而且這種情況易于蝶板的加工和定位由參考文獻將已知數(shù)據(jù)代入可得： 徑向偏心距：0ea/2 軸向偏心距：5c32.8以及 5c+5 （2-1） 5c+5 因蝶閥的密封力矩與徑向偏心距近似成正比關系，因此應盡量降低徑向偏心距e的大小。徑向偏心距e存在如下的關系： e+tan(a+y) （2-2）式中a0為蝶板大端橢圓的長半軸，a0=47mmb0為蝶板大端橢圓的短半軸又因tan(a+y)= =1.44b0=a0 ,代入數(shù)據(jù)得b0=45.28mm將計算所得的數(shù)據(jù)代入式（2-2）中，得：e11.16

27、mm （2-3）綜上，徑向偏心距和軸向偏心距的適宜范圍由式（2-1）和式（2-3）所確定。若取e=8mm,則式（2-1）化為：5c18.36 設閥桿直徑為d,為了保證三偏心蝶閥具有完整、連續(xù)的密封表面，則軸向偏心c還應滿足不等式：d2(c- ) （2-4） 為了增加閥桿的剛度，閥桿的直徑應該取大一些，而對于式（2-4）只有c增大，才能使d的取值范圍增大，故取c=20mm。代入式（2-4）得：d24mm,初步取d=24mm 因此，三偏心蝶閥的軸向偏心距和徑向偏心距以及閥桿直徑取值分別為： c=20mm e=8mm d=24mm4.三偏心蝶閥力矩的計算由參考文獻可知三偏心力矩的計算公式如下：軸承摩

28、擦力矩：mc= dn2pf1d式中dn為蝶閥的公稱通徑，dn=100mm p為閥體壓力升值，p=0.002kgf/cm2 f1 為軸承摩擦系數(shù)，取值為1 d為軸承直徑，d=24mm將數(shù)據(jù)代入公式中，可得：mc=0.046nm2.12支架的選擇根據(jù)閥桿螺母與支架的不同安裝方式，支架可分為：a.閥桿螺母式支架 主要用于手輪操作的閥門b.立柱橫梁式支架 主要用于小口徑閥門或低壓閥門c.法蘭連接式支架 主要用于安裝各種操縱機構的大口徑閥門我選用第三種支架法蘭連接式支架，因為支架不僅起著支撐作用還起著連接作用。它是連接氣缸和閥體的過渡零件。支架與閥體的連接是采用m12的雙頭螺栓，支架與氣缸的連接是采用m

29、12的普通螺栓。 支架的計算主要是計算支架的強度和剛度。2.13填料壓套填料壓套在蝶閥中主要起壓緊填料作用，采用材料2cr13，公稱壓力1.66.4mpa。具體結構型式及尺寸見填料壓套零件圖。2.14軸承的選擇按照軸承所能承受的外載荷不同，滾動軸承可以概括的分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承三大類。主要承受徑向載荷的軸承叫做向心軸承，其中有幾種類型還可以承受不大的軸向載荷；只能承受軸向載荷的軸承叫推力軸承，軸承中與軸頸緊套在一起的叫軸圈，與機座相聯(lián)的叫座圈；能同時承受徑向載荷和軸向載荷的軸承叫做向心推力軸承。 根據(jù)閥軸的受力情況，選向心軸承（1）閥軸所受的徑向載荷根據(jù)參考文獻對蝶板的受力情況

30、分析，則閥軸的徑向載荷r為： r= abpw 式中pw為蝶閥的工作壓力，pw=2.5kgf/cm2 a=45.56 b=43.89 (a,b由上面計算得到)由于支撐軸承的軸承在結構上需要兩個，因此每一端軸承所受的徑向載荷r為總載荷的一半。將以上數(shù)據(jù)代入公式得：r= =769.65n（2）滾動軸承的設計計算已知軸承的徑向載荷r=769.65n，軸承載荷很小可忽略不計，軸承的頻率n=7.5r/min，運轉時有輕微沖擊，預期計算壽命l11=5000h。求比值根據(jù)參考文獻，查表知深溝球軸承的最大比率e的值為0，此時a/re初步計算當量動載荷p由公式 p=fp(xr+ya)按照參考文獻，查表可知，fp=

31、1.01.2,取fp=1.2;按照參考文獻，查表可知，x=1，y=0，則p=fp(xr+ya)=923.58n求軸承應有的基本額定動載荷值c=p =923.58 =1210.23n按照軸承樣本或設計手冊，選擇c=4320n的軸承，經(jīng)驗算得到軸承的壽命為：l11= = =2274125000 滿足要求。軸承的相關尺寸為：軸承直徑 d1=30.4mm,軸承寬度b=9mm即選定軸承為型號61804外型尺寸20327，基本額定動載荷2.2kn，基本額定靜載荷3.5kn，3.傳動方案的設計及分析3.1氣動裝置優(yōu)缺點分析傳動控制系統(tǒng)中主要包括：氣動、液動，電動三種。其中液壓傳動需要液壓系統(tǒng)和執(zhí)行原件。液壓

32、傳動及液壓系統(tǒng)的動力，任何液壓系統(tǒng)都是由一些基本的回路組成的，基本的回路是由各類原件組成的，參照典型的基本回路設計液壓系統(tǒng)，可以收到事半功倍的效果。通過泵抽取液壓油，在液壓回路中傳遞到執(zhí)行原件液壓缸或者液壓馬達等，最后作用在機構中。液壓傳動功率大，傳動平穩(wěn)，機構工作穩(wěn)定，噪音小，而且控制系統(tǒng)中能和好的做到過載的保護，但是工作中液壓系統(tǒng)和各種控制閥體、測量原件，加工制造成本高，而且液壓油的粘稠度、工作溫度、和油的純度都直接影響著傳動的精度：液壓密封中漏油是很難克服的問題。氣動傳動是在氣泵的作用下，通過氣動回路作用到執(zhí)行原件汽缸，然后作用到執(zhí)行機構中，從而完成既定的動作，實現(xiàn)設備的功能。氣壓傳動對

33、工作介質的要求不高，制造控制系統(tǒng)及原件的精度要求也不高，制造成本低，但是該傳動形式噪音大，傳動不平穩(wěn)，傳動的功率也很小。 電氣傳動，是以電為動力在電動機的帶動下。通過齒輪、帶等中間連接原件傳遞到執(zhí)行機構中，從而實現(xiàn)既定的動作。亦或者電動及通過聯(lián)軸器直接和執(zhí)行機構連接完成動作。電氣傳動使用廣泛，結構形式多樣，機械動作傳動準確、精度高，傳遞功率大，傳動比大，但是機械傳動中如齒輪傳動或者精度等級要求高，造成成本高或者精度等級低，造成噪音大，機械傳動還不易克服過載的現(xiàn)象，如果發(fā)現(xiàn)不及時可能會燒毀電機或者破獲執(zhí)行機械。由于此設計的閥應用于鋼鐵廠，本身對聲音和精度的要求不是太高，故此閥采用驅動裝置為氣動。

34、主要輸送的介質是氣體。當然，此閥也可應用到發(fā)電廠、化工廠、煉油廠等。各有各的優(yōu)缺點，在此不作詳細介紹了。（需要介紹一下）由于此設計的閥應用于鋼鐵廠，主要輸送的介質是氣體。當然，此閥也可應用到發(fā)電廠、化工廠、煉油廠等。此閥采用驅動裝置為氣動。氣壓傳動與控制技術簡稱氣動技術，是指以壓縮空氣為工作介質來進行能量與信號的傳遞，實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化、自動化的一門技術，它是流體傳動與控制學科的一個重要組成部分。氣壓傳動的優(yōu)點：1.以空氣為工作介質，工作介質獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方法與液壓傳動相比不必設置回收油的油箱和管道。（格式）2.因空氣的粘度很?。s為液壓油動力粘度的萬分之一），其損失

35、也很小，所以便于集供氣、遠距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣嚴重污染環(huán)境。 3.與液壓傳動相比，氣動動作迅速、反應快、維護簡單、工作介質清潔，不存在介質變質等問題。 4.工作環(huán)境適應性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣環(huán)境中，比液壓、電子、電氣控制優(yōu)越。5.成本低、過載能自動保護。6.利用空氣的可壓縮性，可儲存能量，實現(xiàn)集中供氣?？啥虝r間釋放能量，以獲得間歇運動的高速響應?？蓪崿F(xiàn)緩沖。對沖擊載荷和過載荷有較強的適應能力。在一定條件下，可使氣動裝置有自保能力。氣壓傳動的缺點 ：1. 由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差。2. 因工作壓力低（一般為0.31.0mpa），又

36、因結構尺寸不宜過大，總輸出力不大于1040kn。3. 噪聲較大，在高速排氣時要加消聲器。4. 氣動裝置中的氣信號傳遞在聲速以內不電子及光速慢，因此，氣動控制系統(tǒng)不宜用 于元件級數(shù)過多的復雜回路。氣缸是氣動執(zhí)行元件之一。氣缸是將壓縮空氣的能量轉換成直線往復運動形式機械的能量轉換裝置。3.2氣缸的選定閥門氣缸裝置按其結構特點分為三種：薄膜式氣動裝置、氣缸式氣動裝置（有單氣缸氣動裝置和雙氣缸氣動裝置之分）、擺動式氣動裝置。它們三種各自的特點：薄膜式：行程短，40mm，結構緊湊、靈活，無手動機構。氣缸式：行程長，必要時須加緩沖機構，出力不夠采用雙氣缸機構，有手動和手氣動切換結構。擺動式：結構簡單，成本

37、低，往復運動直接變成旋轉運動。 因設計的三偏心蝶閥有很多種規(guī)格，每種規(guī)格所用氣缸的行程長短不同，因此選用的是雙作用式普通單氣缸氣動裝置。設計的三偏心蝶閥口徑是100mm。雙作用式普通單氣缸是利用壓縮空氣使活塞向兩個方向運動，活塞行程可根據(jù)實際需要選定?；钊耐屏t和拉力fl按下式計算： ft=/4d2p fl=/4（d2-d2）p 式中 d氣缸直徑 d活塞桿直徑 p氣缸工作壓力載荷率，主要考慮保證氣缸動態(tài)特性參數(shù)及總阻力。若氣缸動態(tài)參數(shù)要求較高 且工作頻率高，其載荷率一般取=0.30.5，速度高時取小值，速度低時去大值；若氣缸動態(tài)參數(shù)要求一般，且工作頻率低，基本是勻速運動，可考慮起總阻力。其載荷 可取=0.70.85。3.3氣缸的主要參數(shù)計算氣缸缸徑的確定活塞桿上的推力f1 f1=/4d2p 活塞桿上的拉力f2 f2=/4（d2-d2）p 式中 d氣缸直徑（mm）;d活塞桿直徑 (mm); p氣缸工作壓力(mpa);載荷率，主要考慮保證氣缸動態(tài)特性參數(shù)及總阻力。若氣缸動態(tài)參數(shù)要求較高 且工作頻率高，其載荷率一般取=0.30.5，速度高時取小值，速度低時去大值；若氣缸動態(tài)參數(shù)要求一般，且工作頻率低，基本是勻速運動，可考慮起總阻力。其載荷 可取=0.70