您当前的位置:中国泵阀制造网 > 泵阀学院 > 行业论文 > 阀门设计基本理论研究与探讨

泵阀学院

阀门设计基本理论研究与探讨
2017-11-24 11:22 中国泵阀制造网 作者:中国泵阀第一网信息部 点击:1185
【中国泵阀制造网 行业论文】“设计输入及验证输出”是阀门设计的重要基本理论,设计输入是否充分、完善、明确,直接影响着设计方案的验证输出效果。在进行产品设计之前,必先明确设计输入内容,而设计输入又要通过产品测试逐一验证,确保在设计方案中充分体现。在实际设计中,往往出现了在没有完全弄清设计输入的情况下,匆忙展开设计活动,导致结果差强人意,造成大量资源的浪费。

阀门是流体管路的控制装置,其基本功能是接通或切断管路介质的流通,改变介质的流动方向,调节介质的压力和流量,保护管路设备的正常运行。随着现代工业的不断发展,阀门需求量不断增长。由于阀门的用量庞大,由各种原因造成的阀门泄漏,不仅对环境造成了严重影响,也造成严重的原材料和产品的浪费,有时还会引起严重的安全事故。设计不良是造成阀门泄漏最为重要的因素。由于碰伤、划伤引起的泄漏一般是个别现象,如果设计考虑不周而形成的泄漏,往往是不易发现的批量问题。从某种意义上讲,一个好的设计方案可以避免很多质量问题。因此,研究阀门设计理论、提高阀门设计水平非常必要,具体如图1所示。

阀门设计基本理论研究与探讨

图1阀门设计基本理论图

1 设计输入及验证输出

“设计输入及验证输出”是阀门设计的重要基本理论,设计输入是否充分、完善、明确,直接影响着设计方案的验证输出效果。在进行产品设计之前,必先明确设计输入内容,而设计输入又要通过产品测试逐一验证,确保在设计方案中充分体现。在实际设计中,往往出现了在没有完全弄清设计输入的情况下,匆忙展开设计活动,导致结果差强人意,造成大量资源的浪费。

设计输入,即明确产品设计的各种要求,主要包括以下几个方面的内容:

①明确产品的使用环境,比如工作介质、工作压力、工作温度等。

②功能要求。即开发什么功能和用途的产品,确定开发设计的阀门类型、型号、规格、连接方式、驱动方式等基本信息。

③性能要求。确认产品需要符合的标准条款、法律法规、认证要求、性能指标等。

④参照信息。收集新品开发所参照类似品的经验信息。

⑤产品定位。确定产品档次、顾客群体。

⑥附加要求。即销售或顾客提出的其他要求,比如成本要求、打印LOGO信息等。

2 设计思维因素

阀门设计是一个综合考虑工艺、装配、功能、性能、成本等因素的综合思维活动,工艺、装配是保障,功能是目的,性能、成本是优化指标。只有综合考虑各种因素,才能设计出比较令人满意的设计方案。设计的工艺因素即阀门设计应充分考虑工艺的实现性,可以实现质量稳定的批量生产。为了方便工艺实现,对产品类似结构特征,可以进行标准化设计,便于刀量夹具的借用。设计的装配因素即设计方案的多个零件能顺利实现组装,互相组装的零件要有装配面(内六角或外六角),尽量选用便于装配的零件结构(比如装配不需区分安装方向的对称结构等)。对于尺寸相近的零件,尽量做成共用件,方便管理;对于无法共用的零件,做出区别,避免混料。

设计的功能因素即开发产品所实现的基本功能,比如截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。此外,阀门产品应尽量操作简单,同时,便于安装拆卸、维护更换,对于调节类阀门,还应设计防误操作功能。

设计的性能因素即产品的使用安全性、可靠性,不会对使用者、使用环境造成损伤,具备一定的强度要求,比如机械性能(扭矩、弯矩)、耐压性能(低压、高压)、耐温性能(高温、低温、冰冻)、疲劳强度(冷热水循环、抗脉冲性、寿命)、环境模拟适用性等。设计的成本因素,即实现技术功能、满足预定技术性能要求的同时,尽量优化结构,用尽量少的零件个数实现产品结构特征,用尽量简单的加工工艺实现零件加工生产,降低工程造价和产品价格,对社会产生积极作用(避免环境污染,维护生态平衡,促进生产力发展)。

3 失效模式分析

风险点评估或称设计的失效模式分析,主要是研究产品失效可能带来的后果,由此而形成的损失,通过分析,采取防范措施,以尽可能地减少或降低失效后果。在风险评估时,需重点确认设计输入是否完善,设计方案是否存在薄弱环节,密封结构是否可靠,找出可能存在的风险点予以优化。泄漏是最常见的阀门失效形式,导致阀门泄漏的主要原因有连接失效、壳体泄漏、密封失效等。连接失效通常表现为连接螺纹过短、螺牙过细或连接部位壁厚过薄形成的强度不够,使用一段时间后出现连接失效泄漏,需加强连接部位的强度设计。

壳体泄漏多为工艺缺陷(比如砂眼)或加工内应力所致,需要改善加工工艺,增加去应力退火等;对于水阀结冰爆裂失效,还要从使用和系统运用角度上进行改良(增加防冻阀)。密封失效主要和密封面损伤、密封结构有关,需要加强密封面的防护,改善密封结构设计。阀门常用密封结构有O形圈密封,垫片密封、硬密封等。O形圈密封作为一种低廉成本,适用于装在各类阀门中,在规定的温度、压力以及不同的液体和气体介质中,于静止或运动状态下起密封保护作用,是最常用的密封方式。O形圈密封是典型的挤压型密封,在O形圈密封结构设计时,应根据工作介质、密封环境确定适合的O形圈材质和硬度,并合理设计密封压缩率、拉伸量、槽宽(一般如表1所示,表中d为O形圈线径)、最大允许挤出间隙、安装倒向角等。垫片多用于2个零件连接端面的密封,通常需设计防丢结构(图2中的a)、防止垫片过度压缩的限位结构(图2中的b)

阀门设计基本理论研究与探讨

阀门设计基本理论研究与探讨

图 2垫片密封结构

密封副的两侧均采用金属材料或较硬的其他材料的密封方式,称为硬密封。硬密封多用于调节流体阻力或高温密封场合,具有耐高温、抗磨损、机械性能好等优点,但密封效果相比软密封较差,对密封副的加工同轴度要求高,密封面一般需要退火处理。

4 结束语

阀门设计时,应充分明确设计输入要求,确定产品型号,在产品设计时综合考虑各种因素,通过风险分析,优化产品结构,尽可能地减少或降低失效风险,提高阀门产品质量。

表1 O形圈设计主要参数

1.png

我要发布稿件>> (平台联合众多媒体为您助力)

(来源:中国泵阀第一网)

本文标签: 阀门 设计基本 理论研究 
投稿箱:
如果您有泵阀行业、配件行业、泵阀技术、采购选型、产品检测维修等文稿需要发布,或资讯合作,欢迎与本站编辑部 点击这里给我发消息 联系, 邮箱:Service@pv001.com。
版权与免责声明:
1、凡注明来源为“中国泵阀制造网”的文稿,其版权属于中国泵阀制造网所有。任何网站、媒体及个人以任何方式转载时请务必注明出处中国泵阀制造网 http://www.pv001.com,违者本网将追究其相关法律责任!
2、本网引用或转载其他来源稿件,目的在于传递更多信息,并不代表赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担该作品侵权行为的直接或简接责任。任何其他网站、媒体或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。
3、如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。