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96年第4期
金属硬密封蝶阀密封副干涉计算
麻城工业学校李静娟
沈阳门研究所闫洪查
摘要介绍三偏心全属硬密封蝶阀密封副的干涉计算方法以及应用计算机编程辅助设计计算
的过程,总结了设计计算过程中的经验。
叙词:蝶阙密封副金属密封CAD
在金属硬密封蝶阀的设计中,封测的设
计尤为重要。设计蝶板旷:要深其网度和强
度,尽量降低阀j的开测力矩以及在门开序
过程中蝶板与阅座不发生干涉。当蝶板为三偏
心结构时,其密封面是…一个由正圆锥面旋转
个偏心角后被两平行平面截取而得到的一·个偏
心锥面。在开启过程中,蜾板还将绕一个双偏心
轴旋转,其密封面的运动轨迹是十分复杂的空
间三维曲面
目前,设计人员主要采用手工计算方法·因
计算复杂,难以对所有点的轨迹都进行计算?只
能选取几个特殊点来计算其与阀座是否发生干
涉,很难保证蝶板的整个密封面在开启过程中
不与阀座发生干涉。在产品制造过程中,蝶板与
迥座发生千涉而导致打不开的现象时有发生。
为此我们编制了三偏心金属硬密封蝶阀密封副
干涉计算程斿,偕功于计算机很好地解决了这
设计难点·并在沈阳高中压阅门厂的蝶阀设
计中得到了应用,所设计的蝶阀已投人生产。应
图1·三偏心锥形密封面结构示意图
用该程序进行一个规格的蝶阓密封副干涉计算
y十2=xtg2a
只需两分钟,效果十分显著。
设锥面上(xy,)点的座标值经旋转偏心a
二、计算原理
角后变为(·,x1),根据几何座标变换原理可
本文所讨论的密封副结构为蝶板和阀座密以得到
封面都采用锥顶角为2的正圆锥面经旋转
coa
sino
角后形成的偏心锥面蝶板的旋转轴心在x和y
向地有一定距离的偏心(图1)。
正圆锥面的空间解析方程为
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1996年第4期
解得
述变换公式经整理计算后?代入式(4)
cosa+sina
中.可求得函数2(攻?2)的表达式?表示蝶板在
y=为cosa-snn
旋转后的的x向座标值。在蝶板的开启过程中,
对于密封面上任意一点(x,yx),蝶板与阀座之
代人式(1)整理得
间的x向间隙为
(tg2aー1)+asin2a(tg°a+1)(2)
⊙=と(
对上式做进一步整理得
如果δ≥0则蝶板与阀座密封面之间不发生干
tga)2=(,tg2).
涉若お<0则说明螺板与阀座密封面之间发生
tgq
干涉,需要重新修改设计参数
两边同时除以(っセ2c)2得
设檗板密封面经过通道中与锥体中心线
(ー5tg2a)2
相交点中心椭因平面的长軸为A,锥顶角为
1(3)2,偏心沟a,轴心与密封面中心面的中心点
(1ー)(っtg2a)2
tga)2
在x和y方向的距离分别为xo和o,蝶板的厚
可以看出,当值一定时密封面的截面是一个度为s,蝶板密封面左端距中心平面的距离为
以座标(,tg2a,0)为中心,长半轴为芳g2a、ん其ェ方向座标为。根据几何关系可以得到
短半轴为V(1-ピo)92a的椭圆
Zo=dctg2a-b
て=る+b+x
对于密封面上任意一点,x方向的座标由
式(2)可得
x1=/y2(tg2a-1)+aysn2a(gな+1)(4)
当偏心角不等于锥顶角时·可将前面所
蜾板在开启过程中,围绕一个偏心的轴
旋转,设轴心点与%的座标分别为x和y
提到的变换公式略加修改,即可求得蜾板与阀
旋转θ角后点(,,x)的座标为(?),根座密封面间的干涉量。
据几何座标变换原理得
程序设计
根据设计给定的初始参数、a、ro、ko及
y TX X
b.计算出动,x和x的值,将密封面沿x方向划
分为有限个平面单元·因为蝶板关于y轴对称,
所以可以取其一半来进行计算。先求解座标变
式中
换矩阵、计算阀座密封面上的各点x向座标
),当蝶板每开启一个角度时·计算蝶板密
0
0
3
封面上各点的x向座标值2(xy)蝶板与阀座
密封面之间的向间隙6。若≥0则继续计算
否则打印6及干涉点的座标(xy.x)。蝶板密封
Cost
面平面单元由左向右逐个计算,计算完成后?再
sin cost 0 0
R=
将蜾板的开启角度加大,直至蝶板达到全开状
010
态。如果发生了干涉,则提示设计者修改设计
参数,然后再继续计算。因为蝶板是逆时针旋
00x
转、所以在计算过程中应注意使值为负,根据
0103
惯开启角度为正值,在程序中可令0=-。
0
程序框图如图2所示。
000
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