閥門基礎(chǔ)知識(shí):旋塞閥的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和強(qiáng)度校核--上海閥門廠
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[時(shí)間:2011-01-12 全球石油網(wǎng) 關(guān)注度:0]
摘要: 旋塞閥是用帶通孔的塞體做為啟閉件，通過塞體與閥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)啟閉動(dòng)作的閥門。旋塞閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟閉迅速，流體阻力小。本文對(duì)鉆井中使用的旋塞閥出現(xiàn)的問題進(jìn)行了一些改進(jìn)和強(qiáng)度計(jì)算。 旋塞閥的啟閉件是一個(gè)有孔的圓柱體，繞垂直于通道的軸線旋轉(zhuǎn)，從而...
旋塞閥是用帶通孔的塞體做為啟閉件，通過塞體與閥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)啟閉動(dòng)作的閥門。旋塞閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟閉迅速，流體阻力小。本文對(duì)鉆井中使用的旋塞閥出現(xiàn)的問題進(jìn)行了一些改進(jìn)和強(qiáng)度計(jì)算。 旋塞閥的啟閉件是一個(gè)有孔的圓柱體，繞垂直于通道的軸線旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到啟閉通道的目的。
旋塞閥主要供開啟和關(guān)閉管道和設(shè)備介質(zhì)之用。旋塞閥主要優(yōu)點(diǎn)有：適用于經(jīng)常操作，啟閉迅速、輕便。流體阻力小。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相對(duì)體積小，重量輕，便于維修。密封性能好不受安裝方向的限制，介質(zhì)的流向可任意。無(wú)振動(dòng)，噪聲小。但鉆井中使用的旋塞閥往往出現(xiàn)關(guān)閉后不容易打開的問題，本文就此問題進(jìn)行了一系列的探討和改進(jìn)。 旋塞閥的結(jié)構(gòu)改進(jìn)： 采用在閥體下部開通道的方法使兩側(cè)壓力基本平衡，使閥門開啟和關(guān)閉都很方便，解決了原有旋塞閥的問題。
改進(jìn)后旋塞閥強(qiáng)度計(jì)算如下： 1 殼體基準(zhǔn)應(yīng)力計(jì)算 A、球閥孔中心截面3-3 a、拉伸 應(yīng)力集中分析 A、球閥截面3-3 a、拉伸 2..由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》第5章壓力容器設(shè)計(jì)，查得圓柱殼開孔的最大應(yīng)力發(fā)生在徑向孔邊沿切向方向與周向平行的點(diǎn)上，應(yīng)力集中系數(shù)=2.5，即單獨(dú)受拉伸時(shí)的應(yīng)力集中系數(shù)取2.5。 在應(yīng)力集中點(diǎn)附近要發(fā)生屈服。但小于2, 故安定。 b、扭轉(zhuǎn) 由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》第5章壓力容器設(shè)計(jì)中開孔附近的應(yīng)力分析可知，具有小孔的受扭轉(zhuǎn)作用的薄壁圓柱殼，最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在孔邊與軸成的截面上，小孔的受扭轉(zhuǎn)作用的圓柱殼其應(yīng)力集中系數(shù)取4。 不會(huì)發(fā)生屈服。 c、內(nèi)壓p=105MPa作用 由《應(yīng)力集中系數(shù)手冊(cè)》查得筒壁開有小孔的厚壁圓筒承受內(nèi)壓時(shí)，可得應(yīng)力集中系數(shù)A=3.03 在應(yīng)力集中點(diǎn)要發(fā)生屈服, 但安定。
B、卡環(huán)截面2-2處 a、拉伸 由《應(yīng)力集中》書中諾謨圖查得A= 2. 8 在應(yīng)力集中點(diǎn)(在圓角與內(nèi)壁交接點(diǎn)) 附近要發(fā)生屈服。但是安定的。 b、扭轉(zhuǎn) 由《應(yīng)力集中》書中諾謨圖查得A= 1. 8 不會(huì)發(fā)生屈服。 c、內(nèi)壓p= 105M Pa 作用 根據(jù)《化工容器》，不同壁厚圓筒對(duì)接處局部應(yīng)力計(jì)算方法，在薄壁側(cè)最大應(yīng)力（為經(jīng)向應(yīng)力）
C、錐閥孔截面4-4處 a、拉伸 由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》第5章壓力容器設(shè)計(jì)，查得圓柱殼開孔的最大應(yīng)力發(fā)生在徑向截面上，應(yīng)力集中系數(shù)A=2。5即單獨(dú)受拉伸時(shí)的應(yīng)力集中系數(shù)取2.5。 在應(yīng)力集中點(diǎn)附近要發(fā)生屈服。但安定 b、扭轉(zhuǎn) 由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》第5章壓力容器設(shè)計(jì)中開孔附近的應(yīng)力分析可知，具有小孔的受扭轉(zhuǎn)作用的薄壁圓柱殼的應(yīng)力集中情況，最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在與軸成45°的截面上，有小孔的受扭轉(zhuǎn)作用的圓柱殼其應(yīng)力集中系數(shù)取4。 不會(huì)發(fā)生屈服。 截面1- 1 a、拉伸 由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》第5章壓力容器設(shè)計(jì)，查得圓柱殼開孔的最大應(yīng)力發(fā)生在徑向孔邊沿切向方向與周向平行的點(diǎn)上，應(yīng)力集中系數(shù)A=2.5，即單獨(dú)受拉伸時(shí)的應(yīng)力集中系數(shù)取2.5。 在應(yīng)力集中點(diǎn)附近要發(fā)生屈服。安定。
b、扭轉(zhuǎn) 由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》第5章壓力容器設(shè)計(jì)中開孔附近的應(yīng)力分析可知，具有小孔的受扭轉(zhuǎn)作用的薄壁圓柱殼，最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在孔邊與軸成的截面上，小孔的受扭轉(zhuǎn)作用的圓柱殼其應(yīng)力集中系數(shù)取4。 不會(huì)發(fā)生屈服。 3、1 內(nèi)壓105MPa作用 由《應(yīng)力集中系數(shù)手冊(cè)》查得筒壁開有小孔的厚壁圓筒承受內(nèi)壓時(shí)，可得應(yīng)力集中系數(shù)A= 3. 03 4 結(jié)論 不會(huì)發(fā)生屈服。 從以上應(yīng)力分析，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論： 4.1 在三種給定載荷作用下，拉伸載荷作用下的應(yīng)力最高，安全系數(shù)最小。因此，拉伸載荷下的強(qiáng)度條件是主要矛盾。 4.2 拉伸以常用旋塞閥材料40CrMnMo計(jì)算，安全系數(shù)為1.71>1.5，能夠滿足強(qiáng)度要求。 4.3 拉伸載荷下旋鈕孔口處的應(yīng)力集中較大，在應(yīng)力集中點(diǎn)都達(dá)到了材料的屈服極限，按照新的強(qiáng)度準(zhǔn)則，應(yīng)力集中點(diǎn)的最大值935.75MPa<2MPa，滿足安定條件。 4.4 在拉伸時(shí)內(nèi)溝槽出的基準(zhǔn)應(yīng)力和應(yīng)力也較大，但能夠滿足強(qiáng)度要求。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意減小此處的應(yīng)力集中。 4.5 在給定扭轉(zhuǎn)和內(nèi)壓載荷作用下，各危險(xiǎn)截面的安全系數(shù)都很大，可以不考慮其強(qiáng)度問題。
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