1、目 錄中文摘要（關鍵詞） 1英文摘要（關鍵詞）21前言 31 .1閥門概況 3閥門行業技術水平 31.1.2 國外閥門行業最新發展動向 4蝶閥 4蝶閥的發展 5蝶閥的結構特性 5閥門的性能和系統要求 6中線蝶閥 62 凸耳式中線無銷蝶閥 73凸耳式中線無銷蝶閥的總體設計 8設計的基本要求： 8閥座的設計與選擇 9閥軸、閥板、閥體結構的選擇 10凸耳式中線無銷蝶閥的設計特點： 114中線無銷蝶閥實體建模 12中線無銷蝶閥建模過程 12中線無銷蝶閥裝配體及各部分零件 125中線無銷蝶閥設計計算 17基本參數 17中線無銷蝶閥典型計算 17軸的強度校核 266結論 27參考文獻 28致 謝 29摘

2、要中線無銷蝶閥是蝶閥中的一種，其主要特點就是閥軸與蝶板間的聯結不需要用銷聯結，這種蝶閥結構簡單緊湊，而且在很大程度上方便閥板的維修與拆卸（可現場拆裝），并且無銷蝶閥集成了蝶閥的一貫優點，無銷蝶發不僅結構簡單、體積小、重量輕、材料耗用省，安裝尺寸小，而且驅動力矩小，操作簡便、迅速，并且還可同時具有良好的流量調節功能和關閉密封性能。在國內外蝶閥發展現狀的基礎上，利用Solidworks的從底至頂和從底至頂相結合的思想完成了中線無銷蝶閥的實體建模、干涉檢查和運動仿真，并對其組成零件進行了最優方案的選擇和零件強度的校核，進一步完善了中線無銷蝶閥的結構。選擇了全橡膠有骨架閥座，增強了閥門的扭矩穩定性，閥

3、門裝配容易，端面采用凸臺式, 以消除管道法蘭壓力對密封面的影響，安裝和粘結于閥體后與閥體吻合性好, 尺寸控制穩定 ，密封副采用平面閥座與圓弧蝶板接觸的型式, 摩擦力矩小，密封性能好。閥板設計成鐵餅形狀，閥板較薄，使得流量系數大，流阻小。所設計的閥門能夠達到密封性能好，介質流通性能良好，裝置可靠性高的設計要求。關鍵詞：中線無銷蝶閥；發展現狀；結構設計；建模；密封性能        Abstract    Center line butterfly valve without pin is one of bu

4、tterfly valve, the main characteristics of it is the link between valve shaft and valve plate does not need to link with marketing,this kind of butterfly structure is Simple and compact,and to a great extent, the repair and demolition of valve is convenient(Disassemblage could be done at the scene),

5、and center line butterfly valve without pin involves consistent advantage of butterfly valve, center line butterfly valve without pin is Not only has a simple structure, small value, light weight,and the consumption of material is saving, installation size is small,but also has a small driving torqu

6、e,its operation is simple and rapid,and it can possess good flow and good closure of the sealing performance at the same time.In the basis of the development of domestic and foreign butterfly valve,we can use the method of SolidWorks topdown and downtop together to achieve the solid modeling, interf

7、erence detection and motion simulation of center line butterfly valve without pin,we can also achieve the best choice of program and the checking of parts intensity of its component parts,this perfected the frame of center line butterfly valve without pin further.Weve chosen skeleton-wide rubber sea

8、t,this enhanced the valves torque stability, valves assemblyment becomes easy,its end panel uses convex desktop,we use these methods to remove pipe flanges pressure which affects sealing surface, skeleton-wide rubber seat is installated and bonded to valves back so that there is good anastomosis of

9、valve and it, the control of size is stability, vice-sealed uses butterfly valve with circular flat plate of the type of contact, friction torque is small, sealing performance is good. The valve is designed to the shape of discus, plate valve is thin,this makes flow coefficient large, flow resistanc

10、e small.The designed valve could achieve design requirements of good sealing performance,good medium flow performance and high device reliability.Key words: center line butterfly valve；development；structural design；Modeling；sealing performance1前言閥門是石油、化工、電站、長輸管線、造船、核工業、各種低溫工程、宇航以及海洋采油等國民經濟各部門不可缺少的流體

11、控制設備。閥門廣泛應用于國計民生的各個領域，需求數量巨大，由于要適應各種不同工況條件的要求，因而特的品種繁多數量巨大。我國的閥門制造業十分龐大，閥門生產廠家數以計千，遍布全國，目前我國已成為全球閥門產量和市場需求最大的國家之一。單我國的閥門行業大多為中、小企業，良莠不齊，年產值超億元的廠家為數不多，及時與國內其他機械行業相比，無論在加工裝備上還是在技術水平上都存在很大的差距，真正具有獨立研究開發高端產品能力的單位很少，因而在大型石化、核電、油氣長輸管線等重大工程項目中配套的閥門，目前主要還是依靠進口。上述工業的發展和需要，推動了閥門工業的發展。近年來，在滿足各方面高參數新要求的同時，對閥門的結

12、構、材料和生產工藝等方面，對如何做到好地提高性能、可靠性及降低成本等也予以密切關注1。1 .1閥門概況閥門行業技術水平1）成套水平 隨著國外大型成套技術的發展，出現了一系列新型成套設備與單機。與閥門有關的新型成套設備發展的特點是：大型化、高參數化、高性能自動化和成套化。 與這些成套設備配套的閥門最大通徑與最高壓力：最大平板閘閥通徑1620mm，2000和3050mm（美國、日本）；最大蝶閥通徑9750mm；最大球閥通徑3050mm，不算驅動裝置的重量184t；最大水用閘閥通徑2750mm，9mpa（日本）。設備大型化經濟效果：概括起來說，一是提高生產效率，二是減少基建投資，三是降低原燃料消耗。

13、成套設備自動化水平：國外石油化工企業主要成產過程已經實現直接數字控制，有的還實現了計算機分級控制。合成氨、乙烯、尿素、合成纖維、合成橡膠和合成塑料等化工企業普遍實現巡回檢測、報警，有的實現閉環控制和局部最佳化控制。20kw以上大型發電機組普遍向計算機控制發展。核電站普遍用計算機控制，但一般直屬于監視一級水平，閉環控制和少。以上這些成套設備的控制方式也都要求閥門與之相適應。所以，近年來，國外閥門的控制方式也有很大發展。除一般手動、機動、電動、氣動、液動傳動之外，電液聯動、自動控制的閥門種類不斷增多，并有進一步的發展趨勢2。2）系列品種水平 隨著各類成套設備、工藝流程和性能的改善，國外閥門的系列品

14、種還在不斷增加，近年來出現了不少新品種。如，緊急切斷閥、快速開關閥、防火閥、防靜電閥、減溫減壓閥、蝶型止回閥、泄壓閥、真空夾套閥、水冷或氣冷高溫夾套閥、安全閘閥、安全截止閥等多種新式閥門，其中通用閥門中球閥、蝶閥和平板閘閥是近些年來發展最快的閥門品種。3）閥門產品質量水平A密封性可靠。按密封程度進行分類，分三級。一、二級用于密封性要求高的地方，三級用于通用的中低壓工業閥門。B閥門一次開關時間。某些閥門要求在很短時間內開啟或關閉。一次開關時間長短標志著閥門性能的優劣。美國某些閥門一次開關時間已經達到毫秒的程度。C閥門使用壽命。國外閥門使用壽命用兩種方式表示：一種用使用年限，一種用開關次數表示3。

15、1.1.2 國外閥門行業最新發展動向 自80年代以來，世界各國閥門行業雖沒有引起震動的大變革，但仍出現許多新發展動向。 1）致力于閥門產品的標準化。 目前，國際上較有影響的閥門標準體系除ISO標準外，還有美國的ASME、API、ANSI、MSS及ASTM等標準，德國的DIN標準，題本的JIS標準，英國的BS標準以及法國的FN標準等。自80年代以來，各國不但重視技術標準的制訂工作，更重視制訂嚴格的質量管理標準，如ISO9000。2）閥門國際貿易進一步擴大。東亞和東南亞的閥門進出口增長迅速，北美和歐共體等發達國家間的相互貿易持續發展，都為國際閥門貿易的擴大做出了貢獻。3）環境保護成為閥門高新技術開

16、發的著眼點現在許多國家認為用于環境保護的閥門新產品是一個有利可圖的嶄新市場。閥門污染主要是有毒物質的泄露，噪聲污染，還有就是閥門材料的問題。80年代開始，各國相繼開發了純始末填料并大力推廣波紋管密封閥門。大大提高了可靠性并降低了有毒物質的泄露。同時是采用多級卸壓和分級分解射流的閥門新結構，用以減少噪聲。世界很多國家也限制了給水系統中閥門制造材料，減少并盡量避免含有有毒物質4。1.2蝶閥閘閥、截止閥和止回閥是閥門家族最老的成員，閥門家族的新成員越來越受人們的歡迎，它包括有旋轉90開關的閥門如球閥、蝶閥、自潤滑柱塞和隔膜閥，這些類型的閥門具有操作快，壓力損失小的優點。但是在這些閥門的設計中，最高工

17、作溫度受到人造合成橡膠密封的限制。這與閘閥和截止閥的情況不同，后者可以通過適當的選擇閥體和密封材料來適應任何工作條件5。1.蝶閥的發展6。1.蝶閥的結構特性閥門由四個主要部件組成：閥體、閥板、閥桿和閥座。 蝶閥與球形旋塞相比，很相似，只有部分結構不同。尤其在低溫和低壓下，蝶閥的優點很突出。其尺寸規格較小，重量輕，且總體高度小，因而還具有一定的價格優勢。此外蝶閥的通道較寬，便于介質通過。一般規格的都是軟密封蝶閥，其密封材料（包括合成材料）能夠實現更加可靠的密封，相對于其它的加襯閥門來說，還可由一個可替換的襯圈構成襯里，可更換且與閥體材料無關。 在軟密封蝶閥的結構設計中，其碟版可能是中心的，偏心的

18、和雙偏心或三偏心的。中心的碟版，軟質密封位于閥蓋中。雙偏心結構的，優點在于密封部位有效長期。為了使蝶閥的密封性能適應更高的溫度范圍，可使用金屬密封。像杜賽爾多夫一家公司產的閥可以經受60c的工作溫度甚至更高7。 許多不同類型的用于流量控制。由于種種原因而使用它們，例如狀態（液體或氣體）、壓力、管路節流和顆粒含量。選擇其他閥門是因為它們具有直角回轉完成開啟和關閉的能力。所有閥門類型里，由于許多原因，包括上述的一些或所有原因，蝶閥被用作流量控制裝置，即裝有一個旋轉閥板，控制流程中的流動介質。閥板總是位于通道內，但是因為它比較薄，所以它對流動幾乎沒有阻力。蝶閥技術在過去的半個世紀發展顯著，這可以部分

19、歸因于直角回轉操作、緊密切斷以及它在各種構造材料中的可用性。早期的蝶閥使用集中在水應用，但是新的設計和新的組成材料已允許它們用于不斷增加的工業流體應用。1.閥門的性能和系統要求蝶閥的性能和系統要求主要有以下幾個方面：1.線性的。流量與閥板的行程量成正比。例如，在50%開啟的情況下，流量是最大流量的50%。2.等百分比。等百分比的意思是，閥門的行程的等增量相對于前行程位置的流量生產等百分比的流量變化。例如，如果從20%開啟到30%開啟的閥行程變化產生一個70%的流量變化，那么從30%到40%開啟的閥行程變化將產生又一70%的流量變化。如果在20%開啟情況下的流量是100gpm，那么在30%開啟情

20、況下的流量將是170gpm，在40%開啟情況下的流量將比在30%行程的大70%或是289gpm。每一增量行程位置的情況都將如此。3.快開。快開閥的意思正在于此。當閥門位置接近關閉位置時，由于閥行程的增量變化，通過閥門的流量迅速增大。當閥門位置變的更加開啟時，流量變化隨閥門行程的增量變化而減少，當閥門位置接近全開時，流量變化接近零。傳統上，多數蝶閥在20到70的開啟角度呈現等百分比的固有特性。閥板設計的發展允許等百分比特性延伸到90的全開啟位置。在選擇理想控制發特性的過程中，不要根據線性特性會提供一個全面的線性系統而誤選擇它。雖然可能想要個線性系統，但是線性閥門特性可能不提供系統線性。這是由于固

21、有閥門特性和安裝特性建的不同造成的。 固有特性是閥門在恒壓降下形成的，這種恒壓降是試驗環境下特有的。當閥門安裝在壓降隨閥門位置變化而變化的系統中時，出現安裝特性8。1.中線蝶閥 是蝶閥中最早的也是最常用的一種。蝶板的回轉中心位于閥體的中心線和閥板的密封面截面上，閥座采用合成橡膠。關閉時閥板的外援密封面擠壓合成橡膠閥座，使閥座產生彈性力作為密封比壓保證蝶閥的密封。中心對稱結構使雙向密封效果一樣，并且流動阻力較小，但軸頭由于經常處于摩擦狀態，比其它部位摩擦損失大，容易在此泄露。因此襯膠蝶閥中有時在軸頭初有四氟薄膜等材料，以減少摩擦，顯然，中線型如果做成金屬對金屬，要密封有些困難中線蝶閥可以設計成法

22、蘭連接，對夾連接和單夾連接，同時可設計成通桿，傳銷和兩節六方連接結構等。中線蝶閥適用于要求達到完全密封、氣體試驗泄漏為零、壽命要求較高、工作溫度在( - 10150)°C 的淡水、污水、海水、鹽水、蒸汽天然氣、食品、藥品、油品和各種酸堿及其他管路上9。技術革新，聯合它的簡單設計，已使蝶閥成為解決各種工業流量控制要求的可靠的，經濟的、靈活的機動的辦法。2 凸耳式中線無銷蝶閥凸耳式中線無銷蝶閥的蝶板安裝于管道的直徑方向。在蝶閥閥體圓柱形通道內，圓盤形蝶板繞著軸線旋轉，旋轉角度為0°-90°之間，旋轉到90°時，閥門全開狀態有彈密封和金屬的密封兩種密封型式。彈

23、性密封閥門，密封圈可以鑲嵌在閥體上或附在蝶板周邊。目前 ,軟密封蝶閥作為一種用來實現管路系統通斷及流量控制的部件，已在石油、化工、冶金、水電等許多領域中得到極為廣泛地應用。在已公知的蝶閥技術中，其密封形式多采用軟密封結構，密封材料為橡膠、聚四氟乙烯等。軟密封蝶閥性能幾個分類1、按結構形式分類(1)中心密封蝶閥(2)單偏心密封碟閥(3)雙偏心密封蝶閥(4)三偏心密封碟閥2、按密封面材質分類(1)軟密封蝶閥。1)密封副由非金屬軟質材料對非金屬軟質材料構成。2)密封副由金屬硬質材料對非金屬軟質材料構成。(2)金屬硬密封蝶閥。密封副由金屬硬質材料對金屬硬質材料構成。3、按密封形式分類(1)強制密封蝶閥

24、1)彈性密封蝶閥。密封比壓由閥門關閉時閥板擠壓閥座，閥座或閥板的彈性產生2)外加轉矩密封蝶閥。密封比壓由外加于閥門軸上的轉矩產生(2)充壓密封蝶閥。密封比壓由閥座或閥板上的彈件密封元件充壓產生(3)自動密封蝶閥。密封比壓由介質壓力自動產生。本次設計的是凸耳式中線無銷蝶閥，采用軟密封，屬彈性密封蝶閥10。3凸耳式中線無銷蝶閥的總體設計設計的基本要求：1） 蝶閥主要用于截止閥和控制閥。它結構簡單、體積小、重量輕，只由少數幾個零件組成。而且只需旋轉90°即可快速啟閉，操作簡單，同時具有流體控制特性。所以怎樣能使蝶閥處于完全開啟位置時，介質流經閥體時的阻力較小，使其有良好的流量特性成為設計的

25、一個關鍵。2） 閥門的密封性能是考核閥門質量優劣的重要指標之一。閥門的密封性能包括兩方面，即內漏和外漏。內漏指閥座與關閉件之間對介質達到的密封程度；外漏指填料部分的泄漏、中法墊片部位的泄漏及閥體因鑄造缺陷造成的滲漏。所以提高閥門的密封性能成為閥門結構設計的關鍵11。 圖3-1凸耳中線無銷蝶閥部件示意圖 驅動裝置的選擇 常見的驅動方式有手動、氣動、電動等。如下有幾種常見形式：蝸輪蝸桿形式 手柄形式 電動快速開關形式 圖3-2常見閥門形式本次設計的是8凸耳式中線無銷蝶閥，根據規定，一般10以上的閥用蝸輪蝸桿形式，10以下用手柄形式的。而電動快開形式一般多用于各種快速開關、切斷工藝管路，且較小的閥門

26、用電動形式成本也較高，所以這次設計選用手柄式驅動。如圖：手柄驅動方式操作簡單，拆卸方便，其中分度盤和手柄配合具有較好的調節角度作用，可實現在0。、15。、30。、45。、60。、75。、90。轉換。 閥座的設計與選擇襯膠對夾式蝶閥在加工、裝配、試驗和使用中發現, 圖3-3分度盤其主要問題是橡膠密封圈尺寸不穩定,閥門啟閉扭矩不統一, 與管道法蘭密封面接觸面積小, 有的整個閥門落入管道法蘭孔中, 閥桿處易泄漏(特別是使用一段時間后) 等。目前國內常用襯膠對夾式蝶閥的結構如圖： A型 B型 圖3-4 常見襯膠對夾式蝶閥結構圖特點：A 型閥門蝶板密封面為圓弧面, 閥座密封面為平面。當閥座尺寸誤差較小時

27、, 密封面摩擦力矩較小。B 型閥門采用閥座中高圓弧密封面與蝶板外圓平面接觸的密封副型式,蝶板加工簡單, 當介質壓力較高時, 可通過適當加大密封面過盈量來達到密封。由于密封面接觸面積大, 故摩擦力矩較大。A、B 型閥門由于直接將閥座裝入閥體, 橡膠層相對較厚, 受橡膠收縮率的影響較大, 尺寸控制不穩定, 甚至每一批壓制的都不同。因此, 閥座加工后才能配車蝶板, 延長了生產周期, 不容易批量投入生產。A型閥座采用內孔壓制2 道O 形密封帶,B型采用鑲圈(模壓入閥座) 內裝入O形圈的形式, 當O型圈磨損后可以更換, 共同之處是在軸上再開12 道O 形圈溝槽。在閥門的裝配、調試和用戶使用中發現, 閥門

28、啟閉幾次特別是使用一段時間后和閥門啟閉頻繁的場合, O 型圈磨損較快, 造成介質滲漏。A 型閥座采用環耳、外圓帶燕尾槽和閥體相連接。B 型閥座采用環耳結構。A、B型閥座裝配時在閥體與閥座之間加入粘結劑, 防止閥門啟閉過程中閥座脫落。當A、B 型閥座采用較軟的氟或硅橡膠材料時, 裝配不便。連接在管道中后, 由于法蘭螺栓的作用, 橡膠閥座內徑收縮過盈量增大, 而容易將閥座刮落12。借于以上兩種閥座的優點和不足，設計了如圖所示的閥座： 圖3-5 閥座 這種閥座的設計特點是：1） 有三條水線，與軸配合處圓弧設計代替O型圈，簡單方便，便于擠壓。2） 閥座橡膠直硫化在靠背上, 通過靠背裝入閥體, 閥門裝配

29、容易。3） 端面采用凸臺式, 以消除管道法蘭壓力對密封面的影響4） 安裝和粘結于閥體后與閥體吻合性好, 尺寸控制穩定。5） 密封副采用平面閥座與圓弧蝶板接觸的型式, 摩擦力矩小，密封性能好。閥軸、閥板、閥體結構的選擇1）閥軸的選擇目前軸與蝶板采用銷連接的比較多。在惡劣的工況條件下連接銷有損壞現象, 這主要是由于制造的原因, 其中吻合精度不好, 銷子尺寸選擇不合適, 銷子硬度不夠或采用材料不合適等。為了避免上述弊端，采用無銷連接，把軸分為上下兩根，其中上轉軸做成兩端方形的，與閥板的方空連接，卡住。這樣的設計不僅避免了銷連接所造成的弊端，而且拆卸相當便利。上轉軸與閥體上法蘭軸孔連接處，采用卡簧、O

30、型圈、墊片、對開環來固定和密封。2）蝶板的結構 蝶板做成鐵餅形，這樣做的優點是流量系數大，流阻小，使閥門有良好的流量特性。3）閥體的結構 常用的蝶閥有對夾式蝶閥和法蘭式蝶閥兩種。本設計采用對夾式蝶閥，它是用雙頭螺栓將閥門連接在兩管道法蘭之間。3.5凸耳式中線無銷蝶閥的設計特點：    1.全橡膠有骨架閥座，增強了閥門的扭矩穩定性。    2.結構簡單、體積小、重量輕，所有零件均為可拆連接，維護方便、迅速。    3.啟閉力矩小，良好的流量調節功能和關閉密封性能。    4.閥

31、板特有設計，流量系數大，流阻小。    5.適用介質：淡水、污水、海水、空氣、蒸汽、食品、藥品、各類油類、堿類、酸類、鹽類等，在額定壓力下，實現零泄漏。4中線無銷蝶閥實體建模經過比較和計算機的硬件配置所限，選用SolidWorks,它是世界上第一款基于Windows平臺開發的三維CAD系統，目前在用戶數量、客戶滿意度和操作效率等方面均是世界上領先的3D設計軟件13。中線無銷蝶閥建模過程由于閥門是比較特殊的裝置，它的密封情況是檢驗閥門是否合格的關鍵因素，閥門結構中的閥座主要就是起到密封作用，一般采用軟密封，本次設計也用的是軟密封，材料為橡膠，那么就存在閥板與閥座之間

32、的過盈配合，而閥軸和O型圈之間也由于密封要求而必須采用過盈配合，所以在本次建模過程中，不能因簡便而單一的使用solidworks中的從頂至底的思想，應把自頂向下與自底向上相結合，從而提高建模的效率和準確性。首先通過草圖繪制，尺寸驅動，各種特征等方法建立各零部件。閥體，閥座，軸和軸套的建模可以用從頂至底的方法進行，他們具有明顯的關聯尺寸，例如軸孔配合處的直徑。可先將一個零件在裝配體中固定（本設計用閥體固定），接下來就可以完全以這個零件與其他零件的配合尺寸來建立與這個零件相配合的零件。其工作效率是其他設計思路無法企及的，當在裝配體中完成所有零件的建模后，可以將每個零件從裝配體中拆卸出來，單獨進行細

33、節的進一步修改，修改完成后就可以生成2維的工程圖了。關聯零件由于存在外部參考，只能用在此裝配中，不方便多個部件共用。關聯特征和關聯零件越多，則管理起來越不容易，在傳遞設計修改時越可能出錯。所以自頂向下和自底向上的結合使用才能提高效率閥板與閥座的配合為過盈配合，故單獨畫閥板，再將其裝配進去。最后再打開裝配體，對修改以后的零件進行自動更新，此時所有零件的細節部分都傳遞到裝配體中。然后從總體檢查裝配體是否存在錯誤。檢查無誤后，直接可以生成2維裝配體的工程圖。建模工作完畢。中線無銷蝶閥裝配體及各部分零件圖4-1閥體 圖4-2閥座圖4-1為中線無銷蝶閥的閥體，即主要零件，它是先用拉伸的方法把中間的圓環狀

34、畫出，再建基準面將上法蘭和方柱畫出，同樣用拉伸的方法，最夠在畫出兩邊的凸耳。在零件編輯狀態下將其各個部分需要與其他零件配合的尺寸確定，然后將其固定到裝配體中。而圖4-2閥座的厚、外圓尺寸等都由與其相配合的閥體相關特征尺寸來確定。圖4-3上轉軸 圖4-4軸套圖4-3為上轉軸（方軸），它主要是通過拉伸和拉伸切除完成的。圖4-4軸套的尺寸主要是按照軸的直徑和閥體與軸連接處孔的直徑確定的，繼續從頂至底的思想，通過一次拉伸即可完成，。其他兩個軸套也如此畫出，在這里就不做說明了。圖4-5下轉軸 圖4-6尼龍襯套圖4-5下轉軸和圖4-6尼龍襯套，下轉軸通過一次拉伸即可，尼龍襯套的尺寸是通過下轉軸的直徑和閥體

35、與下軸相連孔的尺寸得來的。圖4-7閥板 圖4-8絲堵 圖4-7閥板是中線無銷蝶閥的重要零件，它是單獨完成的，先通過繪制草圖旋轉，從而得到一個球面板，再建立基準面拉伸完成兩側插軸的部位，注意兩側非對稱，且與上軸相連的孔有方角，以便卡住，在閥板建模的過程中，注意閥板的尺寸要參考閥座的尺寸，注意壓膠量，過盈配合為正確的。畫好后將其裝入以上建好的裝配體中。圖4-8絲堵通過拉伸和拉伸切除得到，它的直徑和外圓尺寸均由閥體得到。圖4-9閥體部裝裝配圖 圖4-10閥體部裝全剖視圖圖4-9閥體部裝裝配圖和圖4-10閥體部裝半剖視圖以便更清楚的展示中線無銷蝶閥外部和內部結構。圖4-11閥體部裝爆炸視圖圖4-11閥

36、體部裝爆炸視圖能夠更全面的幫助我們了解閥體內外部結構以及安裝的先后順序。軸向密封分別通過卡簧、O型圈、墊片等完成，從圖中可以看出。圖4-12手柄分度盤 圖 4-13手柄 圖4-12手柄分度盤和圖4-13手柄又是繼續從頂至底的思想，手柄關鍵部分的尺寸和形狀由分度盤尺寸得到，即扣住分度齒部分的尺寸與形狀。而分度盤外圓尺寸由閥體上法蘭尺寸得出，分度盤內部中心孔尺寸由上轉軸得到，分度盤和手柄的厚度由上轉軸方頭露出部位尺寸決定。分度盤經過分別兩次拉伸即可得到，先外面大圓，后中間小圓臺。圖手柄是一裝配體，由上下兩部分通過圓柱銷連接，中間連接彈簧構成，與上下兩部分都可通過拉伸和拉伸切除得到。彈簧則通過草圖生

37、成螺旋線，進而進行掃描得到，它的長度一定要和手柄上下兩部分配合好，這是關鍵。圖4-14中線無銷蝶閥總體裝配圖圖4-14中線無銷蝶閥總體裝配圖，各零件經過配合裝配之后，添加螺栓，螺母，O形圈等標準件，使實體模型接近真實模型，進行運動干涉檢查，并進行模擬運動。5中線無銷蝶閥設計計算基本參數(1) 流體介質：水(2) 工作壓力：PN10(3) 工作溫度：120。C(4) 閥體材料：球墨鑄鐵(5) 公稱通徑：DN200中線無銷蝶閥典型計算要設計一個中線無銷蝶閥，首先要確定一些典型的參數，而這些參數是根據計算得出的，這些參數要確保其準確性，典型的計算項目見表5-1：表5-1中線無銷蝶閥典型計算項目表序號

38、零件名稱計算內容1閥體厚度2閥座密封面上計算比壓3蝶板厚度4蝶板直徑5閥桿強度驗算6手柄總轉矩及圓周力1)中線無銷蝶閥結構長度的確定根據標準API609，可以根據蝶閥PN=10,DN=200來確定蝶閥的結構長度，具體見下表：表5-2 API609 蝶閥結構長度選型表閥門規格（NPS）面到面尺寸最大偏差（正數或負數）inmminmm2434634645255665686010681278147816102181142012724154301656362004225148276由上表可選擇蝶閥的結構長度為60mm。2)中線無銷蝶閥的法蘭尺寸及類型的選擇A上法蘭的選擇根據標準ISO5211，由公稱通

39、徑DN=200mm，公稱壓力PN10，可以確定蝶閥的上法蘭尺寸及類型，結構尺寸見圖5-1。圖 5-1 上法蘭結構尺寸B側法蘭的選擇根據標準ASA 150LBS，由公稱通徑DN=200mm，公稱壓力PN10，可以確定蝶閥的側法蘭尺寸及類型，結構尺寸見圖5-2圖5-2 側耳的結構尺寸3)閥體壁厚的計算根據閥門設計手冊，由下列已知數據：閥體材料球墨鑄鐵公稱壓力PN10公稱通徑DN200在表5-3中選擇相應的計算閥體最小壁厚的公式：表5-3 閥體壁厚計算公式材料公稱壓力（MPa）公稱通徑（mm）公式灰鑄鐵球墨鑄鐵塑性材料由已知條件選擇公式：式中：t殼體最小壁厚（mm） P最高使用壓力（MPa） P水錘

40、壓力， L材料的許用拉應力，灰鑄鐵材料的許用拉應力為40MPa；球墨鑄鐵的許用拉應力為90MPa D蝶閥通徑其中 P=10 D=200 將數據帶入公式中，解出t，圓整后取10mm。因此閥體的最小壁厚是10mm。4)中線無銷蝶閥閥板設計A閥板直徑設計根據閥門設計手冊中閥座的尺寸選擇表表5-4，選擇出閥座的最小通徑來確定閥板的結構及尺寸；表5-4 閥座最小通徑公稱通徑DN閥座最小通徑公稱通徑DN閥座最小通徑4034450425504450047565596005758074700670100948007701251199008701501441000970200190120011602502301

41、4001360300280160015603503251800176040037520001960由公稱通徑DN=200mm，可從上表得閥座最小通徑為190mm，所以選定閥座通徑為194mm，由此可定蝶板的結構見下圖： 圖5-3 蝶板結構B閥板厚度計算根據閥門設計手冊中的蝶板厚度計算表表5-5：表5-5 蝶板厚度計算公式序號名稱符號式中符號公式或索引單位1蝶板中心處厚度bmm2蝶閥流道直徑D設計選定，通常mm3考慮到水擊升壓的介質最大靜壓水頭Hm4由于蝶板的快速關閉，在管路中產生的水擊升壓值pMPa5體積流量qv設計選定m3/h6閥座通道截面積A設計選定mm27蝶板從全開到全關所經歷的時間t設

42、計選定s根據以上公式，將已知數據帶入公式中求得b=23mm。5)軸的選取根據標準AWWA C504，由公稱通徑DN=200mm，公稱壓力PN10，可以確定蝶閥閥軸的軸徑為。根據閥體、閥座、閥板的裝配要求，來確定軸的長度，下閥軸總長90mm，上閥軸具體尺寸見下5-4圖： 圖5-4上閥軸尺寸圖6)中線無銷蝶閥各力矩的計算根據閥門設計手冊查得中線蝶閥的力矩計算公式見下表；表 5-6中線蝶閥力矩計算公式表序號名稱符號式中符號公式或索引單位1蝶閥閥桿力矩MD2密封面間隙摩擦力矩 3密封面必須比壓對中等硬度橡膠4密封面的接觸寬度設計選定mm5計算壓力取公稱壓力PN6密封面間的摩擦因數對于橡膠密封圈為7蝶板

43、的密封半徑設計選定mm8閥桿軸承的摩擦力矩9作用在閥桿軸承上的載荷N9-1當閥板處于密封狀態時N9-2蝶板直徑D設計選定mm10當蝶閥處于啟閉過程時為11動水作用力N12重力加速度g9810mm/s213蝶板開度為a角時的動水力系數設計查表選定14計算升壓在內的最大靜水壓頭Hmm15計算壓力P取公稱壓力PNMPa16由于水擊作用在閥前產生的壓力升值MPa17體積流量Qm3h18管子截面積A設計選定m219關閥時間t設計確定s20蝶板開度為a角時的流阻系數設計查表選定21蝶板全開時的流阻系數設計查表選定22全開時介質的流速mm/s23密封填料的摩擦力矩設計查表選定24靜水力矩當閥桿垂直安裝時為0

44、25動力水矩（最大值通常在范圍內）26蝶板開度為a角時的動水力矩系數設計查表選定a) 密封面間隙摩擦力矩由上表可知=，=其中選擇為6mm，R選擇為196mm，經計算b) 閥桿軸承的摩擦力矩由上表可知=其中鋼對四氟經計算c) 動力水矩由上表可知=經計算d) 密封填料的摩擦力矩查表得知=其中=，取0.8，O型圈個數為一個經計算e) 靜力水矩為=0蝶閥閥桿總力矩MD=7)閥軸所受彎矩計算蝶閥的閥軸受力形式為彎扭合成受力，閥軸所受的彎矩可用下面的公式做近似計算： 式中a為閥軸與介質接觸部分長度 h 為軸承接觸長度為工作壓力 經計算可得8)閥軸所受彎矩合成力矩閥軸的彎扭合成力矩為：5.3軸的強度校核閥軸

45、的工作溫度不超過300時,一般選用A 5 普通碳素鋼,它的機械性能如下表所示： 鋼號毛坯直徑（mm）熱處理硬度（HBS）機械性能（kgf/cm3）閥桿溫度。C20 200 250 300 350 400 450 500A5100正火170-217BSBLE（×104）5000 4800 4800 4600 4400 4200 4000 -2800 2400 2100 1750 1500 1300 1100 -2500 2100 1800 1500 1300 1200 1000 - 1.9 1.85 1.79 1.75 1.71 1.57 -表5-7 A5機械性能表表中為抗拉強度極限為

46、屈服強度極限 E為彈性模量根據閥桿的工作溫度取=4800kgf/cm2，閥軸的校核公式為：將數據代入公式中得：16mm所以選d=滿足閥桿的剛度要求。6結論本文在分析國內外蝶閥發展現狀的基礎上，利用Solidworks完成了中線無銷蝶閥的實體建模，并對其進行了最優方案的選擇，進一步完善了中線無銷蝶閥的結構，得到以下結論：1）在分析現有中線無銷蝶閥現有各零件形式的基礎上，進行了閥座的最優選擇，完成了閥軸、閥板、閥體的結構選擇與設計。2）利用從頂至底和從底至頂相結合的思想，進行了中線無銷蝶閥的實體建模，進一步完善了中線無銷蝶閥的結構，并對尺寸計算進一步檢驗。3）通過對閥軸等零件的校核，驗證了裝置有較

47、高的可靠性。4）利用solidworks對中線無銷蝶閥進行了干涉檢查，從而確定閥門能夠達到較好的密封性能，并對其進行了運動仿真，從而進一步確定其能達到設計要求。參考文獻1M.機械工業出版社,1994：1-62 齊佩玉譯. Naval Engineers Jour-nalM.：42-493 楊源泉. 閥門設計手冊M. 北京: 機械工業出版社, 19924 沈陽閥門研究所主編.國外閥門科技文獻選編（六）M.機械工業部門科技信息網,20082：228-230.5 沈陽閥門研究所主編.國外閥門科技文獻選編（四）M.機械工業部門科技信息網,19962：108-1136C，20086：203-2097C.

48、 2006中國國際閥門論壇論文集. 中國通用機械工業協會閥門分會,200611：1251298 Hugh Konigmark.解決流量控制要求的經濟辦法C.國外閥門科技論文選編（六）.機械工業部門科技信息網,：228-2309M.北京：機械工業出版社，2001410 M.北京：機械工業出版社，2002911 張欣.最新閥門設計制造技術與產品質量檢測標準規范全書M. 安徽文化音像出版社,200012J.閥門：19991272813曹巖，趙汝嘉. Solidworks2003基礎篇M北京：機械工業出版社，2003914黃鴻源，林錫榕. Solidworks2004應用詳解M北京：人民郵電出版社，2005615M.沈陽閥門研究所,197616 張祖立.機械設計M. 北京:中國農業