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1、2010年第2期阀门—29—文章编号:100225855(2010)0220029202阀门支架截面力学特性探讨及CAD应用荚春龙,张菊华,王书(江苏火电电力设备制造有限公司,江苏盐城224005)摘要探讨了相关文献中阀门支架的几处截面力学特性公式的准确性,介绍了CAD软件的相关应用及其优点。关键词阀门;支架;惯性矩;形心;CAD中图分类号:TH134文献标识码:ADiscussionovermechanicalpropertiesofsomeyokecriticalsectionsandapplicationofCADJIAChun2long,ZHANGJu2hua,WAN
2、GShu(JiangsuElectricPowerEquipmentManufacturingCo.,Ltd.,Yancheng224005,China)Abstract:Throughanalysisandcalculation,challengingpropositionsaregivenuponseveralmechanicalpropertyformulaeaboutsomecriticalsections.TheapplicationandadvantageofCADsoftwareisalsodiscussed.Keywords:valve;yoke;moment
3、ofinertia;center;CAD1概述价值。这样的点一般为形心,轴一般是主惯性轴,而通过形心的主惯性轴(即形心主惯性轴)截面对于阀门强度计算是验证设计安全性的理论依据,坐标轴的惯性积为0,并且在所有平行轴中的惯性针对不同类型的阀门,其强度计算主要有壳体(阀矩最小。体、阀盖)计算、阀杆计算、中法兰计算、螺栓计算、原表x轴都是对称轴,坐标轴相互垂直且通过密封比压力验算和支架危险截面计算等。但阀门结xy形心,可见所给I和I应该都是形心主惯性矩。但构复杂,品种繁多,功能各异,致使各部件的受力情经过计算,原表截面5(图1)对过圆心O的y轴惯况不同,给相关的推导计算带来困难。另外
4、我国没y性矩I为有专用的关于阀门计算方面的标准,因此只能参照R+αy2一些阀门设计手册进行计算。本文针对文献〔1〕中I=∫(ρcosθ)ρdρdθr-α∫给出的几处值得商榷的阀门支架计算公式进行了推(R4-r4)=(α+sinαcosα)(1)导,以分析其正确与否。并介绍CAD软件在阀门部4yy件设计计算中的应用。式(1)与原表I相同,可见原表I不是形心主2分析计算惯性矩,而是过圆心O对y轴的惯性矩(式中角度采用弧度制,下同)。在参考文献〔1〕中,第396页的表4-29(下称圆心O和形心C都在x轴上,图1对x轴的惯性原表)列出6种截面特性,其中第3、4、5种的截面系xxxyx
5、xy矩与原表I相同,I为数W和W的表述出现混淆,应改为W=I/y1,WR+αx2=Iy/x〔2〕。I=(ρsinθ)ρdρdθ1r-α∫∫截面对于不同点和轴的惯性矩各不相同,一般(R4-r4)=(α-sinαcosα)(2)只有通过特定点、特定轴的惯性矩才具有工程计算4作者简介:荚春龙(1977-),男,江苏盐城人,工程师,从事阀门的设计及开发工作。—30—阀门2010年第2期6为了得到y轴的形心主惯性矩,先计算圆心到1418sinα=R[(α-sin4α)-](7)形心距离a。449(2α-sin2α)图2对于x轴的惯性矩也与原表相同,但形式可以简化为+αRx2I=(ρsi
6、nθ)ρdρdθ∫Rcosα-α∫cosθ1423=R[α-sinαcosα-sinαcosα](8)43图1原表中截面5A1x1c-A2x2ca=A1-A222Rα×2Rsinα/3α-rα×2rsinα/3α=22Rα-rα332(R-r)sinα=(3)3(R2-r2)α图2原表中截面4yc根据平行移轴公式,I为3AUTOCAD软件中面域的运用ycy2I=I-aA式(1)～式(8)均是用于计算规则截面,而在生44(R-r)产实际中零件锐边尖角都改成圆角过渡,为了简化=(α+sinαcosα)-4计算一般都忽略这些次要因素。对于不规则的截33224(R-r)sinα面(4
7、),计算起来将耗时耗力,在此介绍运用CAD软件229(R-r)α解决繁琐计算问题的方法。其主要操作步骤有4类似地,原表中截面4(图2)对于过圆心O的y项。①绘制截面。②用region或boundary命令设y轴的惯性矩I为其为面域。③查询质量特性,把得到的质心设为用+αRy2I=∫Rcosα(ρcosθ)ρdρdθ户坐标原点。④再次查询质量特性,如果显示质心-α∫cosθ坐标均为0时,且截面存在对称轴,得到的惯性矩即141=R[α-sin4α](5)44是形心主惯性矩。y以图1为例可见原表I也是过圆心O
