介紹球閥閥桿的疲勞設(shè)計(jì)原理

2020/12/5

介紹了嚴(yán)苛工況下頻頻啟閉的球閥閥桿疲憊剖析規(guī)劃辦法。

1、概述

在煤化工和多晶硅等生產(chǎn)體系的管線中，壓力高，且交互改變，閥門敞開次數(shù)頻頻，需求長時(shí)間多次循環(huán)啟閉運(yùn)轉(zhuǎn)。閥門全行程快速開關(guān)時(shí)間敏捷，簡單構(gòu)成閥門的失效，對閥門的各項(xiàng)功能提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。慣例靜載下測定的屈從強(qiáng)度規(guī)劃準(zhǔn)則不能作為唯一的強(qiáng)度指標(biāo)，有必要考慮相關(guān)的疲憊規(guī)劃準(zhǔn)則。本文以球閥閥桿為例討論疲憊剖析規(guī)劃辦法。

2、剖析

在交變壓力作用下，即便零部件應(yīng)力低于屈從強(qiáng)度，但長時(shí)間反復(fù)作用后，也會(huì)發(fā)作突然開裂，即便是塑性較好的資料，在開裂前也沒有明顯的塑性變形，該現(xiàn)象即為疲憊失效。金屬結(jié)構(gòu)不會(huì)因?yàn)閼?yīng)力交變而發(fā)作改變。從微觀組織結(jié)構(gòu)剖析，在足夠大的交變應(yīng)力下，金屬中位置最不利或最弱的晶體，沿最大剪應(yīng)力方向構(gòu)成滑移帶。滑移帶開裂構(gòu)成微觀裂紋，在構(gòu)件外形突變( 圓角、切斷、溝槽) 或外表切痕或者資料內(nèi)部不均勻性及其缺陷部位，也會(huì)由于較大的應(yīng)力集中引起微觀裂紋。渙散的微觀裂紋經(jīng)過集聚，構(gòu)成宏觀裂紋。已經(jīng)構(gòu)成的宏觀裂紋在交變應(yīng)力作用逐步擴(kuò)展，隨應(yīng)力水平的高低時(shí)而持續(xù)時(shí)而阻滯，此即為裂紋的擴(kuò)展進(jìn)程。即便該進(jìn)程是緩慢的，并且是不連續(xù)的，但隨著裂紋的擴(kuò)展，構(gòu)件外表逐步削弱，削弱到一定極限，部件便突然開裂。許多零部件損壞是由于疲憊失效引起的。當(dāng)構(gòu)件應(yīng)力不超越某一極限值，承受的循環(huán)次數(shù)能夠無限添加，即構(gòu)件能夠經(jīng)歷無限次循環(huán)而不出現(xiàn)疲憊，該交變應(yīng)力的極限值即為疲憊極限或持久極限

3、結(jié)構(gòu)改善為了有效進(jìn)步閥桿的疲憊強(qiáng)度，改善了閥桿結(jié)構(gòu).

(1) 完全避免慣例鍵槽組織、孔、缺口和軸肩，閥桿端部銜接改用潤滑的矩形結(jié)構(gòu)，軸肩過渡部位選用盡量大的圓角過渡，加工過渡處設(shè)置減荷槽和退力槽，有效降低應(yīng)力集中，進(jìn)步閥桿疲憊強(qiáng)度。

(2) 進(jìn)步閥桿外表質(zhì)量，閥桿的最大應(yīng)力發(fā)作于表層，疲憊裂紋也經(jīng)常在表層發(fā)作，加工進(jìn)程中杜絕外表加工的刀痕和擦傷等，防止應(yīng)力集中降低疲憊極限。選用高強(qiáng)度沉淀硬化不銹鋼，外表噴涂高硬度硬質(zhì)合金后再磨削加工，硬度達(dá)60HRC，再進(jìn)一步利用專用設(shè)備，機(jī)械滾壓構(gòu)成高質(zhì)量的外表加工， 外表粗糙度達(dá)Ra0. 4μm，還使表層構(gòu)成預(yù)壓應(yīng)力，削弱簡單引起裂紋的工作拉應(yīng)力，保證充分發(fā)揮高強(qiáng)度的功能，明顯進(jìn)步構(gòu)件的疲憊極限。

(3) 在閥桿兩頭設(shè)置兩處支撐軸承，減小閥桿徑向擺動(dòng)，減輕非平衡載荷，有效進(jìn)步閥桿運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，保證閥桿長周期運(yùn)轉(zhuǎn)。

(4) 階梯形閥桿，大頭端置于閥體內(nèi)腔，小頭端伸出閥體外部，一旦閥桿發(fā)作破壞，危險(xiǎn)截面位于閥體外，為體系供給安全保證。

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