QY30-160ESD新型气液联动球阀的开发与研究

发布时间：2017-04-10 21:03

  本文关键词：QY30-160ESD新型气液联动球阀的开发与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：气液联动球阀以管道内气体或氮气作为动力源,不需要外部能源,并且能够监测管道内气体压力,当管道出现泄漏或爆裂时,能够紧急自动关闭阀门,从而避免因天然气的泄漏而造成人身伤害和经济损失,常作为管线安全阀广泛应用于天然气长输管线中。目前,国内长输管线应用最多的气液联动阀驱动系统为美国的SHAFER气液联动阀门驱动系统。不仅价格昂贵,而且使用维护不便。本文在分析了国内常用气液联动阀门的工作原理和结构的基础上,结合气液联动球阀的特殊功能需要,开发了一种新型气液联动球阀驱动系统,该驱动系统主要由气动控制部分、紧急切断装置、气液转换罐、手动应急装置和气液联动执行机构组成,能够实现管道破裂紧急自动关闭阀门、就地气动开关阀门和手动泵开关阀门。并对气液联动执行机构和紧急切断装置进行了部分设计,具体包括:(1)对拨叉式执行机构不同工作位置进行受力分析,通过分析得到了拨叉式执行机构输出的最小转矩,以及拨叉式执行机构输出转矩、液压缸输出力和活塞杆中心至拨叉转轴中心距离三者之间的关系,通过合理选取三者的数值,使拨叉式执行机构的整体结构尺寸最小。(2)液压缸的结构尺寸决定了气液转换罐的最小容积和储油量,同时又是手动泵设计的参考。本文对液压缸进行了设计,并绘制了详细的液压缸零件图和装配图。设计的液压缸具有行程限位,而且工作行程可调。(3)对紧急切断装置中的关键元件气动换向阀进行了设计计算。该气动换向阀基于压差进行控制,能够用来监测管道气体压力;阀芯采用非对称结构,减小了换向阀的整体尺寸。气液联动球阀作为管线阀门,要求其具有较高的可靠性。为了提高设计的可靠性和缩短设计开发周期,在传统设计的基础上利用数字仿真分析软件对气液联动驱动系统配套的全焊接球阀的阀体、阀盖、阀颈和袖管及球体进行了应力和变形分析,通过分析对设计结果进行了验证,并对设计的不合理处进行改进。
【关键词】：气液联动 液压缸 气动换向阀 全焊接球阀 ANSYS Workbench
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 课题研究的背景与意义12-13
• 1.2 气液联动球阀的现状13-15
• 1.2.1 气液联动球阀国内现状13-14
• 1.2.2 气液联动球阀国外现状14-15
• 1.3 课题研究目的与内容15-17
• 第2章 QY30-160ESD气液联动球阀驱动系统的开发17-29
• 2.1 SHAFER气液联动阀17-18
• 2.2 QY30-160ESD气液联动球阀驱动系统的方案设计18-19
• 2.3 QY30-160ESD气液联动球阀驱动系统主要模块19-28
• 2.3.1 紧急切断装置的组成和工作原理19
• 2.3.2 气动控制部分19-20
• 2.3.3 气液转换罐20
• 2.3.4 手动应急装置20-21
• 2.3.5 气液联动执行机构21-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 液压缸的设计计算29-42
• 3.1 设计参数的确定29
• 3.2 液压缸类型及安装方式的选择29-30
• 3.2.1 液压缸类型的选择29-30
• 3.2.2 液压缸安装方式的选择30
• 3.3 液压缸主要参数的计算30-31
• 3.4 液压缸主要零部件的设计及验算31-41
• 3.4.1 缸体的设计31-34
• 3.4.2 活塞的设计34-35
• 3.4.3 活塞杆的设计35-38
• 3.4.4 端盖的设计38-41
• 3.4.5 油口的设计41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 紧急切断装置关键元件的设计42-51
• 4.1 初始参数42
• 4.2 换向阀的结构选择42-43
• 4.3 密封方式的选择43-44
• 4.4 拟定换向阀的结构原理图44-45
• 4.4.1 气动换向阀的结构44
• 4.4.2 气动换向阀工作过程的分析44-45
• 4.5 气动换向阀主要参数的设计计算45-47
• 4.5.1 阀芯直径0d和阀芯沉割槽直径1d的计算45-46
• 4.5.2 开口量的计算46-47
• 4.5.3 换向行程的确定47
• 4.5.4 阀芯总长度的确定47
• 4.6 弹簧的设计计算47-50
• 4.7 本章小结50-51
• 第5章 全焊接球阀主要元件应力和变形的仿真分析51-70
• 5.1 全焊接球阀51-52
• 5.2 全焊接球阀阀体、阀盖和阀颈的应力和变形分析52-63
• 5.2.1 建立阀体、阀盖、阀颈和袖管的实体模型53
• 5.2.2 创建阀体、阀盖、阀颈和袖管的有限元模型53-55
• 5.2.3 添加约束及载荷55-58
• 5.2.4 求解与分析58-63
• 5.3 球体的应力和变形分析63-69
• 5.3.1 建立球体的三维实体模型和划分网格63
• 5.3.2 定义材料63-64
• 5.3.3 设计工况阀门关闭瞬间球体的应力和变形分析64-67
• 5.3.4 中腔泄压工况球体的应力分析67-69
• 5.4 本章小结69-70
• 总结与展望70-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文76

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1 万磊;QY30-160ESD新型气液联动球阀的开发与研究[D];兰州理工大学;2016年

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本文编号：297536