核级隔膜阀阀杆螺母与阀盖配合尺寸的设计

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1、核级隔膜阀阀杆螺母与阀盖配合尺寸的设计内容来源自网络1概述核级直通式隔膜阀是引进英国Saunders公司技术，目前已在国内核电站上得到应用。本文主要介绍该阀阀杆螺母过盈量的设计及如何选择合理的过盈量，并从理论上提出生产装配过程中阀杆螺母与阀盖装配所允许的合理范1.概述核级直通式隔膜阀是引进英国Saunders公司技术，目前已在国内核电站上得到应用。本文主要介绍该阀阀杆螺母过盈量的设计及如何选择合理的过盈量，并从理论上提出生产装配过程中阀杆螺母与阀盖装配所允许的合理范围，从而确保使用的可靠性与安全性。2.阀杆螺母的特点和安装要求核级直通式隔膜阀为多回转阀门（图1），由手轮（或其他

2、执行机构）带动阀杆绕轴线回转运动，经由阀杆螺母（图2）的传递带动隔膜组件上下运动，从而使阀门达到开启或关闭。阀杆螺母主要由螺纹面和光滑面两部分组成。在阀门的开关过程中起传递轴向力和力矩的作用。当阀杆绕轴线回转运动时，其T形螺纹与阀杆螺母接触后传递摩擦力矩和轴向力。根据作用力和反作用力原理，阀杆螺母同时受到相反方向的螺纹摩擦力矩和阀杆轴向力的作用，在阀门开启过程中会因转矩过大使阀杆螺母发生轴向滑移从而造成失效。为此，应保证阀杆螺母与阀盖接触面间过盈配合，在正常传递摩擦力矩和轴向力时，阀杆螺母不发生位移或者塑性变形。1.手轮2.阀盖3.阀杆螺母4.隔膜组件5.阀体图1直通式隔膜阀图

3、2阀杆螺母3阀杆螺母的设计阀门的工作压力PN=2.0MPa，温度t≤85℃。阀杆选用的材料为17－4PH，阀杆螺母的材料为QAl9－4。过盈连接计算时假设连接零件中的应力处于平面应力状态（即轴向应力为0），应变均在弹性范围内，材料的弹性模量均为常量，配合面上压力为均匀分布。过盈连接主要用以承受轴向力或传递转矩，或者同时兼有以上两种作用。为了保证过盈连接的工作能力，强度计算必须包含两个方面。一是在已知载荷的条件下，计算配合面间所产生的压力（压强）以及产生这个压力（压强）所需最小的过盈量δmin，并根据材料自身的极限条件算出配合面间所允许产生的最大压力（压强）和由这个压强所需的最大

4、过盈量δmax，从而确定过盈尺寸的极限范围（δmin，δmax）。二是在所确定极限范围的过盈尺寸中，按标准选取合适的过盈量，并计算在各自最大和最小过盈量时的压紧力及相对应的转矩。3.1配合面间传递载荷所需要的最小压强过盈连接的配合面间的径向应力所传递的载荷类型分3种情况。（1）传递轴向力当连接面只传递轴向力Fa时（图3），应保证连接在此载荷下不发生轴向位移。此时在配合面间产生的最小压强pFmin为（1）式中pFmin———配合面间产生的最小压强，MPaFa———系统产生的轴向力，Nd———配合的公称直径，mml———配合长度，mmμ———配合面间的摩擦系数图3受轴向力配合面间的

5、摩擦系数与配合面的状态、材料及润滑情况等因素有关（表1），需由试验确定。表1过盈连接配合面间的摩擦系数♂（2）传递转矩当连接面只传递转矩T时（图4），应保证连接在此载荷下不发生轴向位移。此时在配合面间产生的最小压强pTmin为（2）图4承受转矩（3）同时传递转矩和轴向力当连接面同时传递转矩T和轴向力Fa时，应保证连接在此载荷下不发生轴向位移。此时在配合面间产生的最小压强phmin为（3）3.2过盈连接的最小过盈量根据材料力学有关壁厚圆筒的计算理论，在径向压力为p时的过盈量δ为（4）由式（1）～（3）可知，过盈连接传递载荷所需要的最小计算过盈量δcmin为（5）式中C1———被包

6、容件（阀杆螺母）的刚性系数（6）C2———包容件（阀盖）的刚性系数（7）d1———被包容件（阀杆螺母）的内径，mmd2———包容件（阀盖）的外径，mmμ1、μ2———被包容件（阀杆螺母）和包容件（阀盖）材料的泊松比E1、E2———被包容件（阀杆螺母）和包容件（阀盖）的弹性模量，MPa式（4）和式（5）中δ和δcmin分别当配合面间径向压力为p和pmin时产生。由式（1）～（3）可知，当传递载荷一定时，配合长度l越短，所需的径向压力p就越大。由式5可知，当p增大时，所需的过盈量也随之增大。因此为了避免在载荷一定时需用较大的过盈量而增加装配时的困难，配合长度不宜过短，一般推荐采用l

7、≈0.9d。但应注意，由于配合面上应力分布不均匀，当l＞0.8d时，应考虑两端应力集中的影响，并从结构上降低应力的集中。式（5）中所求的δcmin之所以被称为最小计算过盈量，是因为其不考虑装配后配合面之间的微观峰尖将被擦去或者压平一部分（图5），适用于温差法装配。此时最小过盈量δmin=δcmin（μm）。但若采用压入法装配时，配合面之间的微观峰尖将被擦去或者压平一部分，此时求出的δcmin即为理论值，应再加上被压平的部分Δ，即图5压入法装配时配合表面擦去部分（8）式中Rz1———被包容件（