畢業(yè)設(shè)計(jì) PowerPoint 演示文稿

1、制冷系統(tǒng)中節(jié)溫器設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)中節(jié)溫器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)總章設(shè)計(jì)總章1.循環(huán)冷卻卻原理當(dāng)循環(huán)冷卻液溫度低于130到135時(shí)，石蠟不熔化，呈固態(tài)對(duì)節(jié)溫器中的膠管沒(méi)有力的作用力。節(jié)溫器沒(méi)有力的作用故處于關(guān)閉狀態(tài)。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)中冷卻系統(tǒng)中的只進(jìn)行小循環(huán)，冷卻液只經(jīng)過(guò)旁通管，當(dāng)溫度再升高，節(jié)溫器打開(kāi)，乙二醇循環(huán)冷卻液通過(guò)節(jié)溫器并通過(guò)散熱器，由電子風(fēng)扇將多余的熱量吹走散到大氣中。2.閥體壁厚的計(jì)算閥體壁厚的計(jì)算 CPPtLNBD2式中DN=30mm,P設(shè)計(jì)壓力P=0.6MPa,tB考慮附加裕量后閥體壁厚（mL材料許用拉應(yīng)力（MPa）,設(shè)計(jì)時(shí)取30MPa,C考慮鑄造偏差、工藝性和介質(zhì)腐蝕等因素而取的附加裕量（mm）,根

2、據(jù)表81選取附加裕量C=5mm解得 mmCtB3 . 53 . 053 . 03.法蘭的計(jì)算我國(guó)法蘭標(biāo)準(zhǔn)中推薦華脫斯計(jì)算法，這種算法能準(zhǔn)確反映法蘭受力的實(shí)際情況，并能夠代替繁雜公式，可使計(jì)算速度加快，并準(zhǔn)確性提高。首先我們弄清楚節(jié)溫器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中要計(jì)算的具體問(wèn)題。設(shè)計(jì)中參考了首先我們弄清楚節(jié)溫器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中要計(jì)算的具體問(wèn)題。設(shè)計(jì)中參考了閥門(mén)閥門(mén)設(shè)計(jì)。入門(mén)與精通設(shè)計(jì)。入門(mén)與精通中閘閥的設(shè)計(jì)理念。在具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用了鑄造殼體中閘閥的設(shè)計(jì)理念。在具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用了鑄造殼體和螺栓緊固，螺紋結(jié)構(gòu)連接。和螺栓緊固，螺紋結(jié)構(gòu)連接。1.考慮螺栓組件個(gè)數(shù)和公稱(chēng)直徑2.考慮設(shè)計(jì)時(shí)最主要的密封問(wèn)題3.構(gòu)想出法蘭結(jié)構(gòu)

3、并進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算4.總載荷的計(jì)算及溫度變化過(guò)程中壓力變化對(duì)總載荷的影響對(duì)于法蘭的計(jì)算主要是強(qiáng)度的校核計(jì)算。為此我們要對(duì)于法蘭的計(jì)算主要是強(qiáng)度的校核計(jì)算。為此我們要先知道節(jié)溫器工作介質(zhì)公稱(chēng)壓力。設(shè)計(jì)給定先知道節(jié)溫器工作介質(zhì)公稱(chēng)壓力。設(shè)計(jì)給定0.6MPaa.強(qiáng)度計(jì)算b.密封要求C結(jié)構(gòu)細(xì)算3.1根據(jù)閥門(mén)設(shè)計(jì)理論計(jì)算螺栓直徑及個(gè)數(shù)問(wèn)題700076.506SAAabgPNK式中 K閥門(mén)系數(shù)，查取K值表，K=0.1,公稱(chēng)壓力PN=0.6MPa 42221DDAg700014. 592.205 .2986 . 01 . 06Ag由墊片或其他密封件有效周邊限定的面積，,其中，D1 墊片的空心環(huán)形最大直徑24mm

4、,空心墊片的最小直徑14mm。解Ag =298.5mm2,Ab螺栓總抗拉應(yīng)力有效面積Ab =RM42,計(jì)算中也可按照，推薦表螺栓面積表進(jìn)行對(duì)比換算。在閥門(mén)設(shè)計(jì).入門(mén)與精通書(shū)中，表810單個(gè)螺栓的有效橫截面積，M10=52.3mm2 ,計(jì)算M4有效面積時(shí)，可以采用10/4=52.3/x，解出x值，則為所求M4的有效面積，解得20.92mm2 。Sa螺栓在38時(shí)的許用拉應(yīng)力（MPa）,根據(jù)GB/T 1932003，設(shè)計(jì)時(shí)選取118MPa50.76Sa=50.76118=6852.6700033006AAsgPNK330014. 592.205 .2986 . 01 . 06螺紋聯(lián)接閥體組件螺紋聯(lián)接

5、閥體組件，螺紋的剪切面積應(yīng)符合式取As =Ab,其中As是剪切面積20.92mm2對(duì)于螺栓直徑選取是依據(jù)實(shí)體節(jié)溫器結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)提前結(jié)構(gòu)規(guī)劃后，按尺寸要求進(jìn)行推算，然后進(jìn)行強(qiáng)度方面的校核和個(gè)數(shù)確定在計(jì)算中因?yàn)榭紤]到實(shí)際的節(jié)溫器的尺寸比較小而設(shè)計(jì)中參考的閥門(mén)設(shè)計(jì)書(shū)中更適合于大尺寸零件，因此在設(shè)計(jì)中作出適當(dāng)?shù)淖冃?。另，?duì)于節(jié)溫器中的節(jié)溫器選取公稱(chēng)直徑為4mm主要是參考實(shí)體節(jié)溫器并進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)構(gòu)思后選取的。3.2密封計(jì)算KqFMFYJLbb是墊片的寬度5mmL是根據(jù)密封墊片中徑計(jì)算出的周長(zhǎng)qMF是為了保證密封的必須比壓，此比壓數(shù)值決定了墊片的材料，寬度和厚度10bbCqqYMF是系數(shù)常數(shù)取1.0K在設(shè)

6、計(jì)中采用了兩種類(lèi)型的墊片石棉墊片和橡膠墊片93. 65 . 032039. 120qMFMPa 解FY94.256.931.05=3264.03N解解解對(duì)于橡膠壓縮高度應(yīng)限制在2040范圍內(nèi)，以防過(guò)度壓縮使得使用性能變壞。工作密封性（受介質(zhì)作用時(shí)），墊片的反作用力（N）按qFpnLb是工作條件下的密封比壓的10bmpqpqpmqp密封系數(shù)，無(wú)石棉墊片m=4.5,p工作壓力0.6=MPa,墊片的寬度初選為3mm,MPqap20. 210356 . 05 . 4MPa另外根據(jù)表85工作條件下墊片必須比壓，推薦qp值可求墊片材料：橡膠 P3.01.61.8P=1.6+1.80.6=2.86MPa由后

7、面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可知，由后面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)O是閥桿螺紋上的力為是閥桿螺紋上的力為16.25N。此力只是介質(zhì)靜壓力作用下力的大小，并沒(méi)有計(jì)算彈簧預(yù)緊。此力只是介質(zhì)靜壓力作用下力的大小，并沒(méi)有計(jì)算彈簧預(yù)緊力和感溫體中石蠟融化后對(duì)推桿的推力作用。力和感溫體中石蠟融化后對(duì)推桿的推力作用。結(jié)合不密封方向上的力的計(jì)算，從而確定最終的必須密封比壓力。因?yàn)楹竺娴膹椈稍O(shè)計(jì)和其他方結(jié)合不密封方向上的力的計(jì)算，從而確定最終的必須密封比壓力。因?yàn)楹竺娴膹椈稍O(shè)計(jì)和其他方面都會(huì)對(duì)這個(gè)參數(shù)提出要求面都會(huì)對(duì)這個(gè)參數(shù)提出要求。 FFOCP1在工作條件下，為了保持Fn的必須值，要求壓緊力（N）等于 FFqFOCPpPLb1qp式中待

8、求L中徑工作下的墊片周長(zhǎng)19mm,(*外徑24，內(nèi)徑14*)b墊片寬度5mm工作條件下的必須比壓2.68MPa,法蘭剛度系數(shù)，橡膠=0.95，則FCPFP介質(zhì)壓力作用力，F(xiàn)CP=ACPP,其中 ACP是介質(zhì)壓力作用面積（mm2）,42DACP222814. 3ACP=153.86mm2,P是設(shè)計(jì)壓力0.6 MPaNPAFCPCP3 .926 . 086.153 FFqFOCPpPLb1 N87.80425.163 .9295. 0168. 2514. 319=3.3強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于計(jì)算閥桿螺紋上的力，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于閥桿螺紋上的力，從而也就對(duì)于計(jì)算閥桿螺紋上的力，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于閥桿螺紋上的力，從而也

9、就意味著我們的計(jì)算有必要進(jìn)行修正。在法蘭封面為光滑式的墊片連意味著我們的計(jì)算有必要進(jìn)行修正。在法蘭封面為光滑式的墊片連接中，墊片在介質(zhì)壓力作用下可能被沖出，但墊片材料的強(qiáng)度和沿接中，墊片在介質(zhì)壓力作用下可能被沖出，但墊片材料的強(qiáng)度和沿墊片兩面作用的法蘭與墊片之間的摩擦力能阻止這種沖出現(xiàn)象；密墊片兩面作用的法蘭與墊片之間的摩擦力能阻止這種沖出現(xiàn)象；密封對(duì)于密封壓力的修正和密封墊片的寬度進(jìn)行修正分析封對(duì)于密封壓力的修正和密封墊片的寬度進(jìn)行修正分析:fbDpdDqD2為防止墊片被沖出應(yīng)滿足不等式bfPqD2簡(jiǎn)化不等式對(duì)于橡膠的摩擦系數(shù)取0.6，, 6 . 053bPqD其中為墊片在未壓縮前的厚度在一

10、般情況下，對(duì)于平墊片取比值b=1/51/10范圍內(nèi)，能保證墊片正常工作而不被沖出，對(duì)于厚的橡膠墊片，極易發(fā)生沖出現(xiàn)象，因此一般規(guī)定若使用這種墊片，應(yīng)采用凹凸式或基槽式法蘭密封面，針對(duì)于此修改設(shè)計(jì)變量為1mm。故前面數(shù)據(jù)相應(yīng)修正：必須密封比壓qp=3.82 MPa取取3.3.1螺栓強(qiáng)度的計(jì)算螺栓強(qiáng)度的計(jì)算對(duì)于整體圓形法蘭，在計(jì)算法蘭前，必須確定螺栓的總計(jì)算載荷對(duì)于整體圓形法蘭，在計(jì)算法蘭前，必須確定螺栓的總計(jì)算載荷FLZFFGYJX常溫時(shí)：FFGDF和兩者中的較大值FYJ待求預(yù)緊力DDP墊片的平均直徑19mmBds有效寬度bbDPDJbbDJDS2.56mm,則取=2.5mm查表88石棉橡膠板

11、墊片系數(shù)mDP=3.50預(yù)緊比壓qYJ=45.0MPa彈性模數(shù)EDP=3103MPaqbDFYJDSDPYJ3.14192.545=6711.75NPmbDFDPDSDPDF2FFFDJFZG1有介質(zhì)壓力時(shí)，密封力(N)為=23.14192.53.50.6626.43N式中：FDF墊片上必須的密封力(N) mDP墊片系數(shù)，選取3.5， P設(shè)計(jì)壓力（N）,一般取公稱(chēng)壓力PN=P=0.6MPa 螺栓的工作載荷為式中 FG螺栓的工作載荷（N）,待求量式中 FG螺栓的工作載荷（N）,待求量1FFZ關(guān)閉時(shí)，閥桿的總軸向力（N）此時(shí)計(jì)算時(shí)推桿和感溫體連接在一起，作為剛體整體考慮，研究工作介質(zhì)乙二醇作用給感

12、溫體上的力N測(cè)量反求，并選取D感=14mm墊片處介質(zhì)靜壓力（N），按下式計(jì)算=3.14192 0.6/4=170.0N則 =92.3+170.0=262.3N螺栓的外載荷系數(shù)X約為0.20.3，（備注：對(duì)于很重要的螺栓連接，應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)和參考有關(guān)資料進(jìn)行計(jì)算確定X值）選取X=0.3=6711.75+0.3262.3=6790.44N=626.43262.3=888.73N計(jì)算后選取兩者中較大值6790.44N為總計(jì)算載荷3 .92414. 36 . 0414221DFpFZ感42PDFDPDJFDJFFFDJFZG1FFGYJXFFGDF初加溫時(shí)螺栓總載荷計(jì)算初加溫時(shí)是指介質(zhì)溫度剛剛上升到所要求

13、的溫度初加溫時(shí)：FLZ1= FLZ+Ft1 式中Ft1初加溫時(shí)螺栓溫度變形力(N) 式中Ft1初加溫時(shí)螺栓溫度變形力(N)EAEAtFDPLDPDPLLFLtLL1111mmhLDP8 .1114 . 522mmbDADPDPDP278555014. 3EAEAtFDPLDPDPLLFLtLL1111N02.1742378519 . 190.208 .118 .119 .117 . 8103其中tFL1初加溫時(shí)，法蘭與螺栓間的溫度差（），按照設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比例計(jì)算，300/20=130/X,故計(jì)算X=8.7，則選取tFL1=8.7L螺栓的長(zhǎng)度（mm）,鉆孔螺栓長(zhǎng)度2h+DPh法蘭的厚度，取h=5

14、.4mmDP 墊片厚度，1mm則AL 螺栓總截面積，M4=20.92mm2ADP墊片面積（mm2），按照式1螺栓材料的膨脹系數(shù)，根據(jù)螺栓溫度tL1 （130），查實(shí)用閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版表38，其值為11.90mm/mEL1 螺栓材料的彈性模量（MPa）,取1.9MPaEDP 墊片材料的彈性模量（MPa），取3103MPa根據(jù)螺栓溫度tL1 =tF1-tFL1,而法蘭溫度tF1取介質(zhì)溫度的3/4，即tF1=0.75t=0.75130=97.5tL1=97.5-8.7=88.8則=高溫時(shí)螺栓總計(jì)算載荷穩(wěn)定狀態(tài)下135，溫差相對(duì)減少，高溫時(shí)螺栓的總計(jì)算載荷為1111FFFtLZLZ式中Ft11高溫時(shí)

15、螺栓溫度變形力(N)EAEAtFDPLDPDPLLFLtLL11111111EAEAtFDPLDPDPLLFLtLL11111111N25.1081378519 . 19 .208 .1159 .114 . 5103NFFFtLZLZ69.787125.108144.67901111其中tFL11高溫時(shí)，法蘭與螺栓間的溫度差（），按照設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比例計(jì)算，300/12=135/X,故計(jì)算X=5.4，則選取tFL1=5.411螺栓材料的膨脹系數(shù)，根據(jù)螺栓溫度tL11 （130），查實(shí)用閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版表38，其值為11.90mm/m螺栓溫度tL11 =tF11-tFL11,而法蘭溫度取介質(zhì)溫度

16、的90，即tF11=0.9t=0.9135=121.5tL11=121.5-5.4=116.1其余數(shù)據(jù)固定不變，參照初加溫?cái)?shù)據(jù)算則 =（備注：上述計(jì)算中FLZ1和FLZ11的算法是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的，它沒(méi)有考慮閥門(mén)在高溫時(shí)的實(shí)際工作壓力比公稱(chēng)壓力要小的多，而且認(rèn)為墊片受熱膨脹不起重要作用，并且不計(jì)螺栓與法蘭的線膨脹）3.3.2螺栓強(qiáng)度的校核11LLLZLAF式中L 1螺栓材料的許用拉應(yīng)力（MPa），查實(shí)用閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)第2版表39，查取118 MPaFLZmax=6790.44N, AL是螺栓總截面積620.90mm2則 L1=FLZ/AL=6790.44/620.90=54.21 MPa118 MPa

17、 a.常溫時(shí)拉應(yīng)力計(jì)算初加溫時(shí)螺栓拉應(yīng)力212LLLZLAF式中L 2螺栓材料的許用拉應(yīng)力（MPa），查實(shí)用閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)第2版表39，查取118 MPaAFLLZL12MPMPaa11839.6790.20646.8451高溫時(shí)螺栓拉應(yīng)力3113LLLZLAF式中L 3螺栓材料的許用拉應(yīng)力（MPa），查實(shí)用閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)第2版表39，查取118 MPaMPMPAFaaLLZL11830.5290.20669.78713113（備注：式中應(yīng)力是依據(jù)工作溫度查取的）螺栓間距與螺栓直徑關(guān)系螺栓間距與螺栓直徑關(guān)系式中D1螺栓孔中心圓直徑35mmZ螺栓個(gè)數(shù)6dL螺栓直徑4mm為保證密封和組裝工藝，LJ 應(yīng)

18、滿足下列條件：設(shè)計(jì)壓力工作壓力0.6 MPa,PN2.5MPa,要求2.7LJ5則LJ=58. 4463514. 3dDLLJZ1在要求范圍內(nèi)3.4法蘭強(qiáng)度計(jì)算我國(guó)法蘭標(biāo)準(zhǔn)中推薦華脫斯計(jì)算法，這種算法能準(zhǔn)確反映法蘭受力的實(shí)際情況，并能夠代替繁雜公式，可使計(jì)算速度加快，并準(zhǔn)確性提高常溫時(shí)法蘭的強(qiáng)度計(jì)算常溫時(shí)法蘭的強(qiáng)度計(jì)算DtmNmZW21tthBmJ 5tmtBhJLFLFLFFLFmFZDNJDJNJZ41321NPDFNNJ30.27146 . 014. 342422NFFFGLZD14.65283 .26244.6790式中應(yīng)力校正系數(shù)，根據(jù)hJ/DN查圖818，其中法蘭頸高度一般取選取=

19、3mm， =2mm,則=5mmmz作用在法蘭上的總彎矩式中 FNJ法蘭內(nèi)徑面積上的介質(zhì)靜壓力（N），按下式計(jì)算L1 ,L2， L3， L4力臂的按下式計(jì)算mmDDDLDPN0419244324212mmtDDLmN8232443211mmDDLDP1221943213mmBDL5 .1321243214尺寸B為密封橡膠環(huán)面兩側(cè)平行密封面的距離12 mmLFLFLFFLFmFZDDJNJNJZ41321=271.308+(271.3-170) 0+6528.1412+92.313.5 = 81754.13N.mm應(yīng)力校正系數(shù)，根據(jù)閥門(mén)設(shè)計(jì).入門(mén)與精通 圖2.法蘭圖4.法蘭形狀系數(shù)圖145. 02

20、245, 5 . 123tDhttBNJBm據(jù)表查取=1.15kTheh31167. 224521DKNDK1VUKDttNBB10002ttBmDtNBhVUKDttNBB10002242式中h法蘭厚度，選5.4mmT系數(shù)，根據(jù)法蘭外徑與內(nèi)徑比查表811，當(dāng)=2.167時(shí)，T=1.45K系數(shù)，其中U系數(shù)，根據(jù)K值查表811， U=2.94V法蘭形狀系數(shù)，根據(jù)和查圖819查V=0.228=2.944（10000.228）=0.283,DtNBettBmtDhBNJkTheh31DtmNmZw2124401.5913.8175415. 1MPa按下式計(jì)算：解e=0.12為法蘭形狀系數(shù)，根據(jù)和查圖

21、819查取=0.825 =（5.40.121）1.45+53 2.160=59.01=16.60對(duì)于法蘭材料可以初選HT200，根據(jù)實(shí)用閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)可以查得對(duì)于鑄造閥門(mén)管件用法蘭許用彎曲應(yīng)力是80 MPa所以校核可用。圖4.法蘭形狀系數(shù)圖法蘭盤(pán)的頸向彎曲應(yīng)力MPamDhZNwhe22133. 1MPaMPa223WNZwZYDhm223WNZwZYDhmMPa;1WJW;2WPWWPW3 =(1.335.40.121) 81754.13(59.015.4224) =3.69 MPa 806.1.3法蘭盤(pán)的環(huán)彎曲應(yīng)力式中Y,Z系數(shù)，根據(jù)法蘭外徑與內(nèi)徑比K1=D/DN=52/24=2.167查取表

22、811，得Y=2.67，Z=1.55，其余參數(shù)數(shù)值同前 =2.6781754.13（59.015.42 24）-1.553.69=0.45以上三個(gè)彎曲應(yīng)力必須滿足：式中WJ 法蘭頸的許用彎曲應(yīng)力MPa，取1.5L=1.530=45 MPaWP 法蘭盤(pán)的許用彎曲應(yīng)力MPa，取1.25L=1.2530=37.5MPa經(jīng)驗(yàn)證滿足條件。初加溫時(shí)法蘭強(qiáng)度的計(jì)算和高溫時(shí)法蘭強(qiáng)度的計(jì)算在插入這兩部分的計(jì)算主要是從設(shè)計(jì)思維的完整性上考慮的。在本次設(shè)計(jì)的130到135范圍基本上對(duì)于鑄鐵各項(xiàng)性能影響變化不大，計(jì)算結(jié)果與前面設(shè)計(jì)計(jì)算大體相同4.支架強(qiáng)度的計(jì)算支架強(qiáng)度的計(jì)算對(duì)于支架的厚度和閥體的厚度大致相當(dāng)，因?yàn)樗麄?/p>

23、作為連接體，承受的內(nèi)力相等。圖5.支架LNBFZBNLDtFtDCCP14MPaLMPaMPa24dFtrLZBCpdrMPaMPa24dFtrLZBCpdrMPaMPa斷面的拉應(yīng)力MPa，式中DN 壓緊面的內(nèi)徑24mm，tB-C=0.3mm, FFZ1 閥門(mén)關(guān)閉時(shí)閥桿的總軸向力92.3NL 30 ，=24/40.3+92.3/3.14240.3=16.08 30 ，斷面的剪應(yīng)力MPa，式中dr填料函外徑16mm ，由前面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)知FLZ =6790.44N 材料許用剪應(yīng)力，HT200材料剪應(yīng)力取15 =0.616/40.3+6790.44/3.14162 =10.8515，由于閥蓋上的法蘭尺

24、寸與閥體中法蘭尺寸相同，當(dāng)閥體中法蘭強(qiáng)度驗(yàn)算足夠時(shí)，閥蓋法蘭取與閥體中法蘭同樣的厚度就不必再進(jìn)行驗(yàn)算。5托架計(jì)算說(shuō)明在此部分的計(jì)算中主要涉及強(qiáng)度的計(jì)算和結(jié)構(gòu)計(jì)算。在此我們主要了解計(jì)算的原理，并根據(jù)書(shū)本參考設(shè)計(jì)公式計(jì)算對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)作用。首先說(shuō)明，在節(jié)溫器A0圖中對(duì)部分結(jié)構(gòu)根據(jù)計(jì)算項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)節(jié)改動(dòng)，以滿足更實(shí)用和設(shè)計(jì)合理可靠環(huán)節(jié)。圖6.托架設(shè)計(jì)中對(duì)強(qiáng)度計(jì)算比較復(fù)雜，有很多計(jì)算很冗繁，在此不作細(xì)節(jié)講解。對(duì)于該圖的校核計(jì)算分為三個(gè)部分進(jìn)行。實(shí)際上根據(jù)對(duì)稱(chēng)性只需計(jì)算2處。在繪制A0圖時(shí)只采用了該結(jié)構(gòu)的部分結(jié)構(gòu)，并作出適當(dāng)變形。下面我們來(lái)簡(jiǎn)單看一下幾個(gè)計(jì)算過(guò)程LNWIIWII15.1對(duì)于II斷面的計(jì)算

25、公式WMyIIWIAFIFZI211WMXNNWI1111IIFMXFZILHLy1111115 . 0118yIWyyI1LHMMFJN1112dFMXFJ圖7.軸向力的螺紋斜面受力分解FFFZXTan15考慮介質(zhì)靜壓力類(lèi)似肋板結(jié)構(gòu)形狀的計(jì)算斜面力分解原理采用了機(jī)械原理中對(duì)于螺紋面的坡道盤(pán)旋理解。將軸向力進(jìn)行分解計(jì)算得到周向力圖8托架中類(lèi)似肋板結(jié)構(gòu)12123311bbaIaX7373323531314331132232xbabxIbyIIFMyXFZILHL1111115 . 0118mmXIWXXI3133.17871133.17871mmyIWyyI3167.2453737WMyIIWI

26、AFIFZI211WMXNNWI1111NWIIWII1LLIIIWII5.2斷面的計(jì)算yIIIWMIIMPMPWaaLIIIII3089. 042. 047. 05.3斷面的計(jì)算WXWM111111111MFMIFZL41111hWdDX21116對(duì)于三個(gè)斷面的計(jì)算思路如是6.填料裝置的計(jì)算填料裝置的計(jì)算包括：填料、填料壓套、填料壓板mmdbFT2 . 346 . 16 . 152bTZHmmbKhThTZmmHhhT92. 588.1088.16TDHLhT4填料箱孔的直徑與閥桿直徑和填料寬帶填料箱孔的直徑與閥桿直徑和填料寬帶有關(guān)，填料寬度bT(mm),通常（11.6）(dF )1/2 范

27、圍內(nèi)選取。其中dF為推桿直徑（mm）,設(shè)計(jì)選取dF=4mm，則 對(duì)于壓緊螺母式，填料圈數(shù)一般取Z=48圈。填料箱孔深度取設(shè)計(jì)參數(shù)圈數(shù)Z=4，H=43.2416.8mm選取柔性石墨填料，被壓縮后的高度hT=KhZbT ，其中，Kh為填料高度壓縮系數(shù)當(dāng)PN6.3MPa 時(shí)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)壓力為0.6MPa ,故取Kh =0.85=0.8543.210.88mm壓縮變量推桿行程，填料壓蓋圓柱部分的高度L在(25)bT 范圍內(nèi)選取，但必須使LH-hT TD,其中TD為填料墊厚度，設(shè)計(jì)選取范圍在：5bT =53.2=16mm,2bT =23.2=6.4mm=16.8-10.88-10.88=3.2mm取L=6

28、.4mm6.1填料裝置計(jì)算部分 圖9.中閥體6.1.1中閥體強(qiáng)度計(jì)算6.1.2填料閥桿摩擦計(jì)算部分6.1.3閥桿穩(wěn)定性校核6.1.4閥桿螺紋計(jì)算6.1.1強(qiáng)度計(jì)算WIIWIWM21LFMYTI422dDqFTYT21LFMYTIMPMPWMaWaIIWI8040.2317.15422.3608斷面WIIIIWIIWM斷面斷面22DLFMPYTIIyIWIIIIIIDdDDdDbhhbhh21222122_2yII33123232yhbyhybIIIIIIIIIIDdDd=5383.603984.44=1.35MPa 80MPa WIIIIIIWIIIWM23TFLMyIIImmhbWIII32

29、233240624456 dFsyT2AFLYtL6LaMP55.1492.20667.1826MPa601.373.1442 =10.9415強(qiáng)度后計(jì)算關(guān)于螺栓強(qiáng)度校核部分30MPa 6.1.2摩擦計(jì)算fZdqbFmfmT1bm1qmfMPa106 . 04 . 01bqmmfP式中dO型橡膠圈內(nèi)直徑，取4mm O型橡膠圈與閥桿的接觸寬度mm,取O型圈斷面直徑的1/5，即4/5=0.8，采用套用多個(gè)O型圈的方式。Z為O型圈的個(gè)數(shù)，取Z=3個(gè)P設(shè)計(jì)給定壓力0.6MPa密封比壓,按下式計(jì)算：108 . 0MPafffZdqbFmfmT1=(0.4+0.60.6) =2.69橡膠O型圈與閥桿的摩擦

30、系數(shù)，一般取=0.8。=3.1440.832.690.8 =64.87N6.1.3穩(wěn)定性校核dLFF14式中dF閥桿直徑4mm LF推桿計(jì)算長(zhǎng)度，對(duì)于升降桿是從上端閥桿螺母螺紋全高中點(diǎn)至閥桿下端面的距離，取13mm 1對(duì)于有中間支承的1按表816選取，約束形式一端鉸鏈支承，一端具有角約束和線約束的柱形鉸支L0/LF =8/13=0.62，查閥門(mén)設(shè)計(jì)。入門(mén)與精通表816得推桿長(zhǎng)度系數(shù)1=0.487=40.487134 6.331結(jié)論：推桿柔度較小，一般不會(huì)產(chǎn)生變形過(guò)大導(dǎo)致使用出現(xiàn)問(wèn)題情況。所以不用對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。圖10.推桿結(jié)構(gòu)布局簡(jiǎn)圖6.1.4閥桿螺紋計(jì)算ZYyFZZYAFnmmdDAY2

31、222224.50414. 34410AFyFZZYnMPan 螺紋的計(jì)算圈數(shù)，設(shè)計(jì)取6ZY 材料的許用擠壓應(yīng)力90MPa ,查實(shí)用閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)表33.螺紋的實(shí)際圈數(shù)取計(jì)算圈數(shù)的1.25倍，而實(shí)際圈數(shù)的旋合長(zhǎng)度不大于GB/T 5796.15796.4中規(guī)定的梯形螺紋的旋合長(zhǎng)度，見(jiàn)表820 =1263.61650.24=4.1990 AFJFZb.螺紋根部剪切應(yīng)力強(qiáng)度的計(jì)算a.螺紋表面的擠壓應(yīng)力計(jì)算MPMPXFaaLFZWnW17013.5113. 665 . 161.1263c.螺紋根部彎曲應(yīng)力WLFZWnWXFMPMPXFaaLFZWnW17013.5113. 665 . 161.12637

32、.彈簧的計(jì)算設(shè)計(jì)彈簧為圓柱螺旋壓縮彈簧對(duì)于圓柱螺旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算起來(lái)比較繁瑣，為了快速簡(jiǎn)捷地確定彈簧的尺寸和參數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)彈簧的工作條件，直接根據(jù)圓柱螺旋壓縮彈簧計(jì)算表，從其中查出與設(shè)計(jì)相近的彈簧。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用了按照節(jié)溫器彈簧工作條件選出部分的設(shè)計(jì)參數(shù)，然后根據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算剩余彈簧參數(shù)。根據(jù)節(jié)溫器工作的實(shí)際情況，彈簧首先有一個(gè)預(yù)緊壓縮過(guò)程，而在感溫體石蠟融化膨脹的過(guò)程中，變化過(guò)程相對(duì)緩慢些，較之其他的機(jī)械工作情況。推桿反力擠壓彈簧，并帶動(dòng)感溫體向力的方向運(yùn)動(dòng)，閥門(mén)就此處于開(kāi)通狀態(tài)。冷卻液體流向散熱器為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行散熱。在分析這個(gè)過(guò)程中，彈簧始終處于壓縮過(guò)程中，故彈簧在設(shè)計(jì)選型過(guò)程

33、中，選擇壓縮類(lèi)彈簧。圖11.圓柱螺旋彈簧據(jù)GB/T 1239.61992標(biāo)準(zhǔn)選擇彈簧的許用應(yīng)力。因?yàn)樵谡麄€(gè)工作過(guò)程中，只有在節(jié)溫器控制溫度的初期可能會(huì)存在節(jié)溫器間斷性的打開(kāi)或關(guān)閉，不過(guò)此過(guò)程相對(duì)持續(xù)時(shí)間不會(huì)太長(zhǎng)，且工作次數(shù)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1000次這個(gè)頻率。所以，在選擇彈簧類(lèi)彈簧。材料為油淬火回火鋼絲 0.55b ,對(duì)于類(lèi)圓柱螺旋彈簧，故只須進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。SPsSmaxs 彈簧材料的屈服極限SP 許用安全系數(shù)，與疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算取相同值，當(dāng)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算和材料試驗(yàn)精度較高時(shí)，SP =1.31.7,當(dāng)精度較低時(shí)，取SP =1.82.2。針對(duì)本次設(shè)計(jì)實(shí)際情況，按低精度進(jìn)行驗(yàn)算校核。在彈簧設(shè)計(jì)這部分，考慮到

34、實(shí)際問(wèn)題有其自身特點(diǎn)，分析中采用了反求測(cè)量設(shè)計(jì)手段。根據(jù)拿到的比較普遍的乘用車(chē)的節(jié)溫器外形，初步測(cè)得其彈簧直徑3mm左右。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)，我們選取彈簧工作直徑d=3mm。測(cè)量彈簧的周向尺寸18mm，令D=18mm,定義常數(shù)C=D/d,容易知道C=18/3=6。 根據(jù)閥門(mén)設(shè)計(jì)。入門(mén)與精通一書(shū)表835中關(guān)于Pj ,fj ,pd, p, 及G的計(jì)算公式，可以查到對(duì)于適用范圍：變載荷次數(shù)少于1000次的彈簧，其G切變模量為79000N/ mm2 , 工作極限應(yīng)力j1.12P ,取j =P ,對(duì)于壓簧，許用切應(yīng)力P =0.5b 。Pn 最大工作載荷，由前面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)知道，Pn =1263.61N根據(jù)閥門(mén)設(shè)

35、計(jì)。入門(mén)與精通中表837，可查取d=3mm時(shí)，彈簧的許用應(yīng)力P =785MPa ,單圈剛度Pd =137N/mm 。下面我們?cè)敿?xì)計(jì)算各個(gè)參數(shù)。7.1有效圈數(shù)cpFnnGDn48ppFnn1式中G彈簧的切變模量79000 N mm2 , D彈簧最大周向尺寸18mm, Fn 彈簧單圈所受最大力，pnp199. 661.1263847.6418790008644cpFnnGDn其中=1263.61N,P1=19.60Nmm, 是彈簧剛度N/mm=1263.6119.60=64.47mmC前面定義計(jì)算出的常數(shù)6圈故取7圈7.2彈簧剛度彈簧剛度P1nGDCP418nGDCP418其中G彈簧切變模量790

36、00 N mm2 ,D彈簧最大周向尺寸18mm,n =7圈C前面定義計(jì)算出的常數(shù)6=7900018/8647=19.60N/mm 7.3螺旋角螺旋角對(duì)于壓縮彈簧推薦59，設(shè)計(jì)選取67.4彈簧展開(kāi)長(zhǎng)度彈簧展開(kāi)長(zhǎng)度cos1nDL =183.147/cos6=412.05mm 7.5壓并高度壓并高度Hbmmdn5 .2535 . 175 . 17.6節(jié)距節(jié)距tndtH210H0ndtH210式中自由高度25mm則=25-23/7=2.71mm7.7間距間距mmt29. 0|71. 23|d|7.8最小工作載荷時(shí)的高度最小工作載荷時(shí)的高度H1 mmXHH001其中X0 預(yù)壓縮形變量PPXdn0式中Pd

37、單圈剛度Pd =137N/mm 。 Pn彈簧單圈所受最大力1263.61NmmPPXdn22. 913761.126307.9最大工作載荷時(shí)的高度最大工作載荷時(shí)的高度HnXHHn0其中X彈簧形變量X=7+ X0則Hn =H0 X=25-7-9.22=8.78mm7.10彈簧直徑PKFCd6 . 1式中F按照節(jié)溫器所提供的工作介質(zhì)壓力，由前面設(shè)計(jì)的大小92.3N來(lái)進(jìn)行計(jì)算。C系數(shù)，C=6，K系數(shù)mmFKCdP79. 1785677. 13 .926 . 16 . 177. 16615. 04641646615. 04414CCK P785MPa此時(shí)計(jì)算出的是彈簧至少所需要的直徑最小值。不過(guò)對(duì)于本

38、次設(shè)計(jì)的節(jié)溫器設(shè)計(jì)選取的3mm的工作彈簧已經(jīng)足夠。SPsSmax2 . 28 . 125. 27851765maxSPsS靜強(qiáng)度校核穩(wěn)定性計(jì)算bH0D對(duì)于高徑比b較大的壓縮彈簧，當(dāng)軸向載荷達(dá)到一定時(shí)就會(huì)產(chǎn)生側(cè)向彎曲而失去穩(wěn)定性。為了保證使用穩(wěn)定性，高徑比b=H0 /D應(yīng)滿足下列要求兩端固定：b5.3如受結(jié)構(gòu)限制，不能改變系數(shù)的，可設(shè)置導(dǎo)桿或?qū)?。其間隙差可查閥門(mén)設(shè)計(jì)。入門(mén)與精通表853，在此不在細(xì)提。為保證彈簧特性，彈簧的高徑比應(yīng)大于0.4=2518=1.39,其值介于0.4和5.3之間，所以穩(wěn)定性符合要求。對(duì)于節(jié)溫器彈簧就不做共振驗(yàn)算，因?yàn)楣ぷ鏖_(kāi)啟頻率相對(duì)小，不會(huì)產(chǎn)生共振噪音或機(jī)械損壞問(wèn)題。

39、8密封性計(jì)算10bqMMFKPC 在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須使實(shí)際比壓值q值不會(huì)引起過(guò)大的塑性變形，并且不改變經(jīng)過(guò)研磨的表面的幾何形狀。因此，必須保證：qMF qq 式中qMF保證密封所需的比壓 q實(shí)際工作比壓為0.6MPa q密封面材料許用比壓30MPa MPqaMF49. 010246 . 06 . 04 . 0則0.490.630，即qMF qq成立。9.感溫體設(shè)計(jì)節(jié)溫器的感溫元件實(shí)質(zhì)上是一個(gè)熱膨脹型微位移驅(qū)動(dòng)器。膠管設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)中選擇熱塑性聚氨酯彈性體（簡(jiǎn)稱(chēng)TPU）對(duì)于感溫體材料，我們選擇石蠟。圖12.感溫體9.1最高設(shè)定壓力閥芯的開(kāi)口量最高設(shè)定壓力閥芯的開(kāi)口量XVaCQXQg圖15.孔口流量系

40、數(shù)曲線與雷諾數(shù)關(guān)系pdRe2式中p0.05MPa ,認(rèn)為是微量的壓力改變。乙二醇的密度1.113103 kg/mm3 流體力學(xué)中的運(yùn)動(dòng)動(dòng)粘度，實(shí)際上應(yīng)該是按照乙二醇的粘度來(lái)進(jìn)行計(jì)算，沒(méi)有查到具體數(shù)據(jù)。用到了丙三醇的運(yùn)動(dòng)粘度來(lái)代替。1.1910-3 m2/sd 流體通過(guò)的直徑。根據(jù)前面的設(shè)計(jì)為24mm,即0.024m =0.024(20.05106 )1/2 1.1910-3=191.18 pdRe2根據(jù)雷諾數(shù)和流量系數(shù)之間的曲線圖，查取CQ =0.86（備注：在計(jì)算中，換算成國(guó)際單位制進(jìn)行運(yùn)算）aX 開(kāi)口量為X時(shí)閥口的過(guò)流面積，且aX =d1Xsin式中d1=0.024m, =120V為閥口處

41、的循環(huán)乙二醇流速，計(jì)算公式： gPV2乙二醇的液流重度，=g=1.113103 9.8=10.91103 N/mm3P設(shè)計(jì)給定壓力0.6MPag 重力加速度9.8m/s210391.106 . 08 . 922gPV =0.036m/sVaCQXQgPgXdCQQg2sin1=1.18mm aX =d1XsingPV29.2感溫體最大位移量感溫體最大位移量y的計(jì)算的計(jì)算FFFF321yXKFy0式中K壓縮彈簧的剛度19.60N/mm X最高設(shè)定壓力下閥芯的開(kāi)口量,由前設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可知其值為1.18mmy感溫體元件的位移輸出量,為待求量y0 彈簧的預(yù)壓縮量7mm42111dPFSrdrPF222si

42、n113PdCFXQyXKFy0將K=19.60N/mm, y0 =7mm, X=1.18,代入上面方程中，可解y=8.55mm9.3節(jié)溫器閥口流速估算節(jié)溫器閥口流速估算VAqCCv式中VC流量130L/minAC42dAqVCvC流過(guò)面積=3.42424=452.16mm2 =130103 60452.16=4.79mm/s9.4節(jié)溫器響應(yīng)時(shí)間計(jì)算對(duì)于感溫體的響應(yīng)時(shí)間包括：石蠟吸熱融化推擠膠管產(chǎn)生力作用，使得推桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到在力作用下閥門(mén)開(kāi)啟整個(gè)過(guò)程中所耗費(fèi)的時(shí)間。我們先來(lái)計(jì)算石蠟融化所需要的時(shí)間：為了使我們考慮問(wèn)題解決起來(lái)簡(jiǎn)單點(diǎn)，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)每次爆炸做功所放出的熱量，及由于壁面?zhèn)鳠崦看慰梢越邮?/p>

43、到的熱量多少等問(wèn)題我們不作詳細(xì)考慮，因?yàn)檫@樣沒(méi)有抓住問(wèn)題的核心。我們要解決的是石蠟所吸收的熱量，就按循環(huán)冷卻乙二醇液體每次帶出的熱量來(lái)做思考問(wèn)題的起始點(diǎn)。既然石蠟融化的溫度要與要求工況進(jìn)行匹配，我們以130135作為解決問(wèn)題的入手點(diǎn)。直接對(duì)石蠟吸熱融化時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，沒(méi)必要對(duì)次要的因素進(jìn)行思考，這樣更利于抓住事物的本質(zhì)方面。根據(jù)傳熱學(xué)三類(lèi)邊界條件及各種傳熱模型的分析，我們假定感溫體的計(jì)算按半無(wú)限大物體的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型計(jì)算。在這里半無(wú)限大物體可以看成是一維平板的一種特殊情況，這種觀點(diǎn)認(rèn)為，在熱量傳導(dǎo)的過(guò)程中，在模型的一個(gè)邊界上溫度是處處相等的?，F(xiàn)實(shí)世界中是不存在半無(wú)限大的物體，但是在研究物體中非穩(wěn)

44、態(tài)導(dǎo)熱的初始階段時(shí)，則可以把實(shí)際物體當(dāng)成半無(wú)限大物體進(jìn)行處理。這里我們還做了另外的一個(gè)假設(shè)，以曲面看成平面，因?yàn)閷?shí)際感溫體的是圓柱形式的。這里我們沒(méi)有按圓柱一維導(dǎo)熱模型計(jì)算，因?yàn)槲覀円玫綍r(shí)間量。在一維模型中沒(méi)有時(shí)間量。我們要求的是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程中所花費(fèi)的時(shí)間。現(xiàn)在，在我們所有做的假設(shè)都成立的前提條件下計(jì)算：假定我們要計(jì)算的感溫體是半無(wú)限大物體，且處于初始溫度均勻的t0 =20的溫度場(chǎng)中。這里的溫度場(chǎng)就是乙二醇循環(huán)冷卻液體。在=0的時(shí)刻，在感溫體外壁受到熱擾動(dòng)。這種情況用三種邊界條件進(jìn)行定義：1表面溫度突然變化到tw ,并保持恒定；2受到恒定的熱流密度加熱；3與溫度為t 的流體進(jìn)行熱交換。假定物體的熱物性為常數(shù)，沒(méi)有內(nèi)熱源。感溫體從初始時(shí)刻到某一指定時(shí)刻之間，在時(shí)間間