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V形调节球阀阀芯结构与等百分比流量特性分析

作　者: 孙丰位
导　师: 张希恒
学　校: 兰州理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: V形球阀 阀芯结构 流量系数 等百分比流量特性
分类号: TH134
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 64次
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内容摘要


自20世纪70年代国外发明了V形调节球阀以来，由于其具有流体阻力小，流通能力大、开关迅速、密封性能好、寿命长、可调比高等优点，在工业生产中的含有纤维介质的流体系统中得到了非常广泛的应用。V形球阀从80年代开始引入我国，到目前为止在国内只有少数厂家能够制造V形球阀，且都是以经验参数设计为主，仍然有一些关键技术没有掌握，调节性能依然较低，产品难以达到理想等百分比流量特性。本文研究了V形球阀的基本结构，给出了主要的结构参数，如阀芯球冠底圆的弦长，球冠的半径，旋转中心至球冠底圆的高度，V形开口的大小及位置等，推导出了不同开度下流通面积与流量系数之间的关系，提出了参数优化要求。V形球阀的流量特性分析主要是讨论流通面积的分析，不同的流通面积便有不同的流阻，由此得到的流量系数也不一样，想要使流量特性达到等百分比流量特性，必须改变不同开度下的流通面积，使设计的流量系数与等百分比流量特性的流量系数接近，从而改善其流量特性。根据V形球阀的结构机理和运动关系建立了阀芯转动的三维数学模型，对阀芯的各个参数进行调整，使不同开度下的流量系数符合等百分比流量特性的要求。本文还对该设计计算方法进行了验证，根据原阀芯结构计算得到的流量系数与试验测试得到的流量系数非常接近，证明了利用此方法改变阀芯结构参数以优化流量特性的正确性与可行性。在此计算的基础上，又开发了相应的优化软件，利用此优化软件可方便快捷的改变阀芯的结构参数，直至找到与等百分比流量特性相符的阀芯结构。通过上述的研究，有效的提高了V形球阀的流量特性，使V形球阀的设计流量特性与等百分比流量特性趋于一致，减小流量系数误差。本文推导的等百分比流量特性的V形球阀在不同开度下的流通面积计算公式、流量系数计算方法及相应的优化软件，为工程设计提供了一种快捷高效的计算方法,简化了设计的计算过程，优化了阀芯结构，提高了V形球阀的调节特性。

全文目录


摘要  8-9
Abstract  9-11
第1章 引言  11-15
  1.1 课题来源及名称  11
    1.1.1 课题来源  11
    1.1.2 课题名称  11
  1.2 研究目的和意义  11-13
    1.2.1 研究目的  11
    1.2.2 研究意义  11-13
  1.3 V 形球阀的国内外研究现状  13
    1.3.1 国外发展现状  13
    1.3.2 国内发展现状  13
  1.4 本章小结  13-15
第2章 V 形球阀的作用原理与阀芯结构特点分析  15-19
  2.1 V 形球阀的作用原理  15
  2.2 V 形球阀的阀芯结构类型  15-17
    2.2.1 在阀芯球冠上开口  16
    2.2.2 在阀座上开 V 形切口  16-17
    2.2.3 偏心半旋塞阀  17
  2.3 本章小结  17-19
第3章 V 形调节球阀的流量特性  19-30
  3.1 调节阀的节流原理  19-20
  3.2 调节阀的流量方程  20-23
  3.3 调节阀的流量系数  23
  3.4 阻力系数  23-24
  3.5 调节阀的流量特性  24-29
    3.5.1 可调比  24
    3.5.2 流量特性  24-29
  3.6 本章小结  29-30
第4章 V 形球阀阀芯结构设计  30-40
  4.1 概述  30
  4.2 调节阀流通面积的计算公式  30-31
  4.3 调节阀流量系数的计算公式  31
  4.4 流通面积结构  31-32
  4.5 流通面积的计算  32-36
    4.5.1 V形切口与阀体流道构成流通面积计算  33-35
    4.5.2 球冠的圆弧面与阀体流道构成流通面积计算  35-36
  4.6 V 形球阀性能试验  36-39
    4.6.1 试验要求和目的  37
    4.6.2 试验装置及原理  37-38
    4.6.3 试验数据  38-39
  4.7 本章小结  39-40
第5章 结构优化及结果分析  40-55
  5.1 优化原理  40
  5.2 优化软件  40-51
    5.2.1 软件开发意义  40-41
    5.2.2 软件开发工具  41-44
    5.2.3 软件界面设计的基本原则和方法  44-45
    5.2.4 程序界面的设计  45-51
  5.3 优化结果分析  51-53
  5.4 误差原因分析  53-54
  5.5 本章小结  54-55
全文总结  55-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  61

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 控制机件
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