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上海閥門生產(chǎn)廠家|鴻豐閥門-供應(yīng)偏心球閥、不銹鋼閥門、球面閘閥、對夾蝶閥、給排水閥門、浮筒疏水閥、對焊球閥、波紋管截止閥、Y型過濾器、逆止閥 銷售熱線:021-67184816 021-67184826
 
閥門基礎(chǔ)知識:旋塞閥的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和強(qiáng)度校核
旋塞閥是用帶通孔的塞體做為啟閉件,通過塞體與閥桿的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)啟閉動作的閥門。旋塞閥結(jié)構(gòu)簡單,啟閉迅速,流體阻力小。本文對鉆井中使用的旋塞閥出現(xiàn)的問題進(jìn)行了一些改進(jìn)和強(qiáng)度計(jì)算。

    旋塞閥的啟閉件是一個有孔的圓柱體,繞垂直于通道的軸線旋轉(zhuǎn),從而達(dá)到啟閉通道的目的。旋塞閥主要供開啟和關(guān)閉管道和設(shè)備介質(zhì)之用。旋塞閥主要優(yōu)點(diǎn)有:適用于經(jīng)常操作,啟閉迅速、輕便。流體阻力小。結(jié)構(gòu)簡單,相對體積小,重量輕,便于維修。密封性能好不受安裝方向的限制,介質(zhì)的流向可任意。無振動,噪聲小。但鉆井中使用的旋塞閥往往出現(xiàn)關(guān)閉后不容易打開的問題,本文就此問題進(jìn)行了一系列的探討和改進(jìn)。

旋塞閥的結(jié)構(gòu)改進(jìn): 

    采用在閥體下部開通道的方法使兩側(cè)壓力基本平衡,使閥門開啟和關(guān)閉都很方便,解決了原有旋塞閥的問題。

 

改進(jìn)后旋塞閥強(qiáng)度計(jì)算如下:

1 殼體基準(zhǔn)應(yīng)力計(jì)算

A、球閥孔中心截面3-3

a、拉伸

應(yīng)力集中分析

A、球閥截面3-3

a、拉伸 

2..由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊》第5章壓力容器設(shè)計(jì),查得圓柱殼開孔的最大應(yīng)力發(fā)生在徑向孔邊沿切向方向與周向平行的點(diǎn)上,應(yīng)力集中系數(shù)=2.5,即單獨(dú)受拉伸時的應(yīng)力集中系數(shù)取2.5。

在應(yīng)力集中點(diǎn)附近要發(fā)生屈服。但小于2, 故安定。

b、扭轉(zhuǎn)

    由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊》第5章壓力容器設(shè)計(jì)中開孔附近的應(yīng)力分析可知,具有小孔的受扭轉(zhuǎn)作用的薄壁圓柱殼,最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在孔邊與軸成的截面上,小孔的受扭轉(zhuǎn)作用的圓柱殼其應(yīng)力集中系數(shù)取4。

不會發(fā)生屈服。

c、內(nèi)壓p=105MPa作用

由《應(yīng)力集中系數(shù)手冊》查得筒壁開有小孔的厚壁圓筒承受內(nèi)壓時,可得應(yīng)力集中系數(shù)A=3.03

在應(yīng)力集中點(diǎn)要發(fā)生屈服, 但安定。

B、卡環(huán)截面2-2處

a、拉伸

由《應(yīng)力集中》書中諾謨圖查得A= 2. 8

在應(yīng)力集中點(diǎn)(在圓角與內(nèi)壁交接點(diǎn)) 附近要發(fā)生屈服。但是安定的。

b、扭轉(zhuǎn)

由《應(yīng)力集中》書中諾謨圖查得A= 1. 8

不會發(fā)生屈服。

c、內(nèi)壓p= 105M Pa 作用

根據(jù)《化工容器》,不同壁厚圓筒對接處局部應(yīng)力計(jì)算方法,在薄壁側(cè)最大應(yīng)力(為經(jīng)向應(yīng)力)

C、錐閥孔截面4-4處

a、拉伸

由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊》第5章壓力容器設(shè)計(jì),查得圓柱殼開孔的最大應(yīng)力發(fā)生在徑向截面上,應(yīng)力集中系數(shù)A=2。5即單獨(dú)受拉伸時的應(yīng)力集中系數(shù)取2.5。

在應(yīng)力集中點(diǎn)附近要發(fā)生屈服。但安定

b、扭轉(zhuǎn)

由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊》第5章壓力容器設(shè)計(jì)中開孔附近的應(yīng)力分析可知,具有小孔的受扭轉(zhuǎn)作用的薄壁圓柱殼的應(yīng)力集中情況,最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在與軸成45°的截面上,有小孔的受扭轉(zhuǎn)作用的圓柱殼其應(yīng)力集中系數(shù)取4。

不會發(fā)生屈服。

截面1- 1

a、拉伸

由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊》第5章壓力容器設(shè)計(jì),查得圓柱殼開孔的最大應(yīng)力發(fā)生在徑向孔邊沿切向方向與周向平行的點(diǎn)上,應(yīng)力集中系數(shù)A=2.5,即單獨(dú)受拉伸時的應(yīng)力集中系數(shù)取2.5。

在應(yīng)力集中點(diǎn)附近要發(fā)生屈服。安定。


b、扭轉(zhuǎn)

由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊》第5章壓力容器設(shè)計(jì)中開孔附近的應(yīng)力分析可知,具有小孔的受扭轉(zhuǎn)作用的薄壁圓柱殼,最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在孔邊與軸成的截面上,小孔的受扭轉(zhuǎn)作用的圓柱殼其應(yīng)力集中系數(shù)取4。

不會發(fā)生屈服。

3、1 內(nèi)壓105MPa作用

由《應(yīng)力集中系數(shù)手冊》查得筒壁開有小孔的厚壁圓筒承受內(nèi)壓時,可得應(yīng)力集中系數(shù)A= 3. 03

4 結(jié)論

不會發(fā)生屈服。

從以上應(yīng)力分析,可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:

4.1 在三種給定載荷作用下,拉伸載荷作用下的應(yīng)力最高,安全系數(shù)最小。因此,拉伸載荷下的強(qiáng)度條件是主要矛盾。

4.2 拉伸以常用旋塞閥材料40CrMnMo計(jì)算,安全系數(shù)為1.71>1.5,能夠滿足強(qiáng)度要求。

4.3 拉伸載荷下旋鈕孔口處的應(yīng)力集中較大,在應(yīng)力集中點(diǎn)都達(dá)到了材料的屈服極限,按照新的強(qiáng)度準(zhǔn)則,應(yīng)力集中點(diǎn)的最大值935.75MPa<2MPa,滿足安定條件。

4.4 在拉伸時內(nèi)溝槽出的基準(zhǔn)應(yīng)力和應(yīng)力也較大,但能夠滿足強(qiáng)度要求。在設(shè)計(jì)時應(yīng)注意減小此處的應(yīng)力集中。

4.5 在給定扭轉(zhuǎn)和內(nèi)壓載荷作用下,各危險截面的安全系數(shù)都很大,可以不考慮其強(qiáng)度問題。 


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