小口径两体式锻造钛球阀结构优化设计.pdf

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1、通用机械制造伽GAfMn，l咖m弹小口径两体式锻造钛球阀结构优化设计西安泵阀总厂有限公司(陕西710025)雷杨勇【摘要】介绍了小口径两体式锻造钛球阀在设l计过程中，通过对阀体及阀盖结构进行优化，使得阀门整体的用料量减少，实现节省成本的目的。【关键词】小口径两体式锻造铁球阀结构优化节省成本理念一．前言钛在地壳中的的储量丰富，但活性高，需要耗费大量能量才能将钛从钛矿中游离出来，冶炼成为海绵钛，纯钛的熔点高达l668士4℃，跟氧很容易发生反应，所以必须于真空条件下进行熔炼。生产钛的成本较高，这就导致其市场价格也相对较高，应用受到一定的限制。钛以其密度小

2、、比强度高，在航空航天得以广泛应用(如TC4)，另一方面钛具有优异的耐蚀性能，多应用于石油化工行业(如TAl、TA2、TA3)。由于工业的发展，各种具有强腐蚀性的化工产品是越来越多，随之而来的则是对钛制阀门的需求量是越来越大，如钛制球阀、止回阀、截止阀、蝶阀、闸阀及旋塞阀等。在这些不同种类的阀门中，钛制球阀最为常见，球阀具有开关迅速、流体阻力小、密封性好、结构紧凑、易于操作和维修等优点，在行业中应用较广。二．结构优化对每一类型的阀门来说，阀门的各项性能指标及使用寿命等均要满足用户要求，同时还要考虑到自身的成本问题，特别是针对一些贵重金属材料制成的阀

3、门，成本意识至关重要。设计师对阀门结构进行合理的优化设计也是一种降低成本的有效途径，下面就以小口径两体式锻造钛球阀为例，对阀体及阀盖进行结构优化，并将优化前后进行比较，用数据给出结论。：吣锄期僦j652018年第1期Ⅵww．e蜘x．com】VU由所给参数可知，阀门的公称通径为DN25，公称压力为PNl6，法兰执行标准GB／T9113—2010(整体钢制管法兰)，密封面形式为RF(突面)。由相关标准中查得法兰外圆直径矿115mm，左视图中标注间距值50mm的两个螺栓孔为安装填料压板所用，设计时已将此间距值根据阀杆尺寸、填料尺寸、填料压套尺寸等调整到适

4、当位置，阀体中腔设计外圆直径毋120mm，阀体总长75mm。阀盖结构简图如图2所示。图2优化前阀盖结构阀盖与阀体二者间存在配合关系，装配时通过紧固件连接在一起。主视图左端法兰尺寸符合GB／T9113—2010RF标准要求。阀盖与阀体间连接部分设计外圆直径妒120mm，阀盖总长70mm。2．优化后优化后阀体结构简图如图3所示。图3优化后阀体结构简图66{然鬈慧：吣硼期在不影响阀门整体强度的前提下，将阀体中腔外圆直径矿120mm缩减至直径毋115mm，这样就与两端法兰外圆尺寸相同，毛坯料尺寸就可以根据连接法兰外圆尺寸(咖115mm)并附加一定富余量而给

5、出。图3中左视图尺寸52mm如果不作变动，安装填料压板的螺栓孔就会位于上平面与中腔外圆圆弧面的交界处，这样就给加工带来困难，可能导致螺栓孔位置精度难以保证，这在设计原则中是不允许的，设计时应该避免这种情况。因此在左视图上端平面，以尺寸36mm为基准，将其以外的台面降低5mm，如此就形成一个凸台，这样就为螺栓孔的加工形成一个新平面，使螺栓孔完全成形于平面区域。值得注意的是所形成的凸台外轮廓必须在缩减后的中腔外圆直径(庐115mm)范围之内，即图中虚线范围之内，以便后续凸台的加工。优化后阀盖结构简图如图4所示。N斛黼图4优化后阀盖结构考虑到阀盖与阀体间

6、的配合关系以及装配后的整体美观性，将阀盖与阀体连接处的外圆直径≯120mm缩减至直径咖115mm，尺寸52mm调整至47mm，其余．尺寸保持不变。3．分析比较下表给出优化前后相关参数的变化。优化前后相关参数表优化前l阀盖l西120f咖129×x79l阀体l咖115l庐123×x83n划盖≯115咖113一x784l7】从上表中可以清楚地看出，经过优化阀体的锻件毛坯质量由原先的4．94kg／台减少到4．438kg／台，减少量造一觎辨～祝

7、圣她咖黑翟喜_=虿圃一貅圈一l至54∞为O．502kg／台，阀盖的锻件毛坯重量由原先的4．646kg／台减少到4．

8、171kg／台，减少量为0．475kg／台，二者合计节约材料0．977kg／台。企业近几年就此规格的钛球阀合同量约200台／a，以当下TA2市场价格大概为120元／kg计算，可为企业节省材料费=120×200×0．977=23448元／a。三．结语上述优化方法，多用在当设计阀体中腔外圆大于端部连接法兰外圆时使用，当然在条件允许的情况下，也可以引用到其他口径及压力级的球阀设计当中，材料除了TA2，可以是不锈钢、哈氏合金、锆材、钛合金及镍基合金，等等。这样的优化看似微不足道，但却能起到意想不到的效果，特别对一些贵重金属材料，节省的成本是相当客观的。优化

9、的方法不仅限于这一种，只要在工作中多用心，你会发现许多可以改进的地方。设计人员应该附有这种设计理念，将多年的设计经验真正体