小型波纹管阀门设计的详细介绍

小型波纹管阀门设计:
1、波纹管阀门的波形及直径
应用于阀门的波纹管波形主要有U形和S形。在承受较高工作压力和较大位移的条件下,采用多层U形波纹管。在工作压力高,工作位移较小,有特殊要求的场合,采用S形波纹管。由于小型波纹管阀门公称压力为3MPa,因此需要选择具有较高机械强度的波纹管材料。考虑波纹管材料强度太高会使成型相对困难,所以选用单层U形波纹的波纹管。参照波纹管相关标准和设计要求,波纹管内径取Φ6mm,外径取Φ10mm。
2、波纹管阀门的波数
波纹管波数根据阀门启闭行程W确定。通常波纹管的单波结构位移约为波距的40%,单波最大许用位移约为结构位移的75%。使用位移为最大许用位移的50%~70% ,单波使用位移为( 0. 15 ~0. 2) t,因此波纹管波数n 为n = w/( 0. 15~0. 2)t
式中W———阀门启闭行程,mm
N———波纹管波数
t———波距,mm
根据计算和实际使用条件,波纹管取6个波。
3、波纹管阀门的壁厚确定
波纹管的壁厚s通常根据阀门的压力等级按照相关标准和资料预先选定,再根据公式验算波纹管的耐压力。高压波纹管一般采用多层结构,以降低波纹管的刚度和应力。波纹管耐压力验算时,应考虑波纹管波形在压力作用下开始发生塑性变形时的最大耐压力Pn(临界失稳压力)和产生总体失稳时的压力PS(总体失稳压力) 。根据实际条件,选取波纹管壁厚s=0.12mm。
4、波纹管阀门的使用寿命确定
为提高波纹管的使用寿命,应根据使用要求确定波纹管的工作位移和结构,使波纹管始终工作在良好的状态。由于波纹管的行程不能超过工作位移,波纹管的轴向行程通过阀杆移动的机械限位控制,可采取一定的结构设计措施,避免驱动装置螺纹副转动使波纹管扭转而产生的扭曲变形。压力冲击对波纹管使用寿命会造成影响。在快速关闭阀门过程中产生的压力峰值会使波纹管产生较大变形,从而降低波纹管的使用寿命。由于许多情况难以预计,对波纹管的耐压强度设计要留有余地。如果波纹管使用和安装不正确,工作时产生的各种附加应力,同样会降低波纹管的使用寿命。
5、波纹管阀门的端部结构
通常波纹管端部与阀杆或法兰采用焊接连接,因此在选用波纹管端部结构时,要同时考虑焊接和波纹管成形的工艺性。常用的两种阀门用波纹管端部基本结构形式为N形和W形(图下图)。根据波纹管与阀杆和阀体的焊接结构,小型波纹管阀门的波纹管端部结构采用内配合形式。
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