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介绍球阀阀杆的疲劳设计原理

2019-02-28 13:09:35 点击数:

介绍了严苛工况下频频启闭的球阀阀杆疲惫剖析规划办法。

1、概述

在煤化工和多晶硅等生产体系的管线中,压力高,且交互改变,阀门敞开次数频频,需求长时间多次循环启闭运转。阀门全行程快速开关时间敏捷,简单构成阀门的失效,对阀门的各项功能提出了严峻的考验。惯例静载下测定的屈从强度规划准则不能作为唯一的强度指标,有必要考虑相关的疲惫规划准则。本文以球阀阀杆为例讨论疲惫剖析规划办法。

2、剖析

在交变压力作用下,即便零部件应力低于屈从强度,但长时间反复作用后,也会发作突然开裂,即便是塑性较好的资料,在开裂前也没有明显的塑性变形,该现象即为疲惫失效。金属结构不会因为应力交变而发作改变。从微观组织结构剖析,在足够大的交变应力下,金属中位置最不利或最弱的晶体,沿最大剪应力方向构成滑移带。滑移带开裂构成微观裂纹,在构件外形突变( 圆角、切断、沟槽) 或外表切痕或者资料内部不均匀性及其缺陷部位,也会由于较大的应力集中引起微观裂纹。涣散的微观裂纹经过集聚,构成宏观裂纹。已经构成的宏观裂纹在交变应力作用逐步扩展,随应力水平的高低时而持续时而阻滞,此即为裂纹的扩展进程。即便该进程是缓慢的,并且是不连续的,但随着裂纹的扩展,构件外表逐步削弱,削弱到一定极限,部件便突然开裂。许多零部件损坏是由于疲惫失效引起的。当构件应力不超越某一极限值,承受的循环次数能够无限添加,即构件能够经历无限次循环而不出现疲惫,该交变应力的极限值即为疲惫极限或持久极限

3、结构改善为了有效进步阀杆的疲惫强度,改善了阀杆结构.

(1) 完全避免惯例键槽组织、孔、缺口和轴肩,阀杆端部衔接改用润滑的矩形结构,轴肩过渡部位选用尽量大的圆角过渡,加工过渡处设置减荷槽和退力槽,有效降低应力集中,进步阀杆疲惫强度。

(2) 进步阀杆外表质量,阀杆的最大应力发作于表层,疲惫裂纹也经常在表层发作,加工进程中杜绝外表加工的刀痕和擦伤等,防止应力集中降低疲惫极限。选用高强度沉淀硬化不锈钢,外表喷涂高硬度硬质合金后再磨削加工,硬度达60HRC,再进一步利用专用设备,机械滚压构成高质量的外表加工, 外表粗糙度达Ra0. 4μm,还使表层构成预压应力,削弱简单引起裂纹的工作拉应力,保证充分发挥高强度的功能,明显进步构件的疲惫极限。

(3) 在阀杆两头设置两处支撑轴承,减小阀杆径向摆动,减轻非平衡载荷,有效进步阀杆运转稳定性,保证阀杆长周期运转。

 

(4) 阶梯形阀杆,大头端置于阀体内腔,小头端伸出阀体外部,一旦阀杆发作破坏,危险截面位于阀体外,为体系供给安全保证。

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