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工图截止阀课程设计说明书

2020-04-30 00:08

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  江 苏 大 学 工程图学课程设计说明书 课题名称 截止阀课程设计 学 生 姓 名: 专 业 班 级: 学 号: 指 导 教 师: 2015 年 7 月 2 日 1 目录 第一章.概述 1.1 截止阀的整体描述..................................4 1.2 截止阀的应用…………………………………………………4 1.3 截止阀的分类…………………………………………………5 第二章.常见机械部件的工作原理及结构分析 2.1 部件的工作原理………………………………………………6 2.2 部件的结构与功能分析……………………………………….6 2.2.1 部件的功能执行机构………………………………………6 2.2.2 部件的操纵机构……………………………………….…7 2.2.3 支撑框架机构……………………………………….……8 2.2.4 密封装置……………………………………….…….…9 2.2.5 防松装置……………………………………….…….…9 2.3 部件的装配路线分析…………………………………………10 第三章.装配图的设计与表达分析 3.1 装配图的视图表达方案分析…………………………………11 3.1.1 主视图……………………………………………………11 3.1.2 左视图……………………………………………………11 3.1.3 俯视图……………………………………………………12 3.1.4 局部视图及断面图…………………………………………12 3.2 装配图的尺寸分析……………………………………………14 第四章.零件图的设计与表达分析 2 4.1 零件图的形体分析与视图表达方案分析 …………………14 4.2 主要零件图的尺寸分析………………………………………16 4.3 主要零件图的技术要求分析…………………………………17 4.4 手轮……………………………………………………………17 4.5 旋杆螺母………………………………………………………17 4.6 阀盖……………………………………………………………18 4.7 阀杆……………………………………………………………18 4.8 填料压盖………………………………………………………19 4.9 阀座……………………………………………………………19 第五章.改进性设计说明………………………………20 第六章.小结与感悟……………………………………..20 参考文献……………………………………………………20 3 截止阀 设计说明书 摘要 在这次课程设计中,小组研究对象为截止阀。为了了解截止阀的零件类型 及作用,截止阀的装配过程,截止阀如何去工作运行以及其他类型的截止阀 特征,小组制定了以下思路。首先小组成员根据装配图分工拆画零件图及其 立体图,并各自拆画主要零件图。其次小组完成装配示意图并将各零件立体 图装配在一起组成截止阀立体图,运用爆炸图直观明了的展示截止阀的装配 关系。最后查阅书籍,上网了解更多截止阀类型作用,拓展视野。在本次课 程设计中我负责了截止阀手轮和截止阀主要零件图阀体的拆画以及装配示 意图,截止阀零件立体图装配截止阀立体图,截止阀爆炸图的绘制,并查阅 书籍,了解更多截止阀的类型及作用。通过这次课程设计让我学习了设计的 过程。 第一章. 概述 1.1 截止阀的整体描述 截止阀(stop valve,Globe Valve)的启闭件是塞形的阀瓣,密封上面呈 平面或海锥面,阀瓣沿阀座的中心线作直线运动。阀杆的运动形式,,也有 升降旋转杆式可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、 液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。因此,这种类型的截流截止 阀阀门非常适合作为切断或调节以及节流用。由于该类阀门的阀杆开启或关 闭行程相对较短,而且具有非常可靠的切断功能,又由于阀座通口的变化与 阀瓣的行程成正比例关系,非常适合于对流量的调节。 截止阀又称截门阀,属于强制密封式阀门,所以在阀门关闭时,必须向阀 瓣施加压力,以强制密封面不泄漏。当介质由阀瓣下方进入阀门时,操作力 所需要克服的阻力,是阀杆和填料的摩擦力与由介质的压力所产生的推力, 关阀门的力比开阀门的力大,所以阀杆的直径要大,否则会发生阀杆顶弯的 故障。 从自密封的阀门出现后, 截止阀的介质流向就改由阀瓣上方进入阀腔, 这时在介质压力作用下,关阀门的力小,而开阀门的力大,阀杆的直径可以 相应地减少。同时,在介质作用下,这种形式的阀门也较严密。 1.2 截止阀的应用 截止阀作为最重要的截断类阀门之一,在航空航天领域发挥着重要的作 用。作为航天设备的重要元件,截止阀实现了介质输送、截止、调节等功能, 其密封性能直接影响到航天设备的安全可靠运行。研究典型截止阀密封特性 的影响因素及影响规律,对阀门密封副的结构设计具有指导意义,从而提高 阀门的密封性能和可靠性。同时在工业方面也有着诸多应用,形成了例如针 形截止阀,直流式截止阀,角式截止阀,钢球或陶瓷球密封截止阀,高温高 压电站截止阀, 氧气管路用截止阀, 石油液化气截止阀, 上螺纹阀杆截止阀, 4 下螺纹阀杆截止阀等等诸多类型的截止阀。在火电厂、核电站,石油化工系 统,石油液化气的管路应用等等。 1.3 截止阀的分类 根据通道方向 1)直通式截止阀 2)直流式截止阀:在直流式或 Y 形截止阀中,阀体的流道与主流道成一斜 线,这样流动状态的破坏程度比常规截止阀要小,因而通过阀门的压力损失 也相应的小了。 3)角式截止阀: 在角式截美标波纹管截止阀 ZDAJ41W 型不锈钢阀体止阀中, 流体只需改变一次方向,以致于通过此阀门的压力降比常规结构的截止阀 小。 4)柱塞式截止阀:这种形式的截止阀是常规截止阀的变型。在该阀门中, 阀瓣和阀座通常是基于柱塞原理设计的。阀瓣磨光成柱塞与阀杆相连接,密 封是由套在柱塞上的两个弹性密封圈实现的。两个弹性密封圈用一个套环隔 开,并通过由阀盖螺母施加在阀盖上的载荷把柱塞周围的密封圈压牢。弹性 密封圈能够更换,可以采用各种各样的材料制成,该阀门主要用于“开”或 者“关”,但是备有特制形式的柱塞或特殊的套环,也可以用于调节流量。 阀杆上螺纹的位置 1)上螺纹阀杆截止阀:截止阀阀杆的螺纹截止阀在阀体的外面。其优点是 阀杆不受介质侵蚀,便于润滑,此种结构采用比较普遍。 2)下螺纹阀杆截止阀:截止阀阀杆的螺纹在阀体内。这种结构阀杆螺纹与 介质直接接触,易受侵蚀,并无法润滑。此种结构用于小口径和温度不高的 地方。 图 1.3.1 各类截止阀 5 第二章. 常见机械部件的工作原理及结构分析 2.1 部件的工作原理 截止阀的启闭件是塞形的阀瓣,密封上面呈平面或海锥面,阀瓣沿阀座的 中心线作直线运动。我们一旦需要关闭阀门时,一定需要向阀瓣进行施压, 以这种施压来达到强制密封的效果。另外一种情况就是当各种介质通过阀瓣 的下面流进入这个阀里面的时候,我们对其进行的操作力是有一定阻力限制 的。这个阻力就是阀杆与填料产生的一种磨擦力,再加上介质压力形成的一 种推力的组合。 截止阀的开启是由手轮带动通过螺纹连接的阀杆上下移动作用,再通过 阀杆带动阀瓣向上移动,打开阀门让液体流通。截止阀的密封副由阀瓣密封 面和阀座密封面组成,阀杆带动阀瓣沿阀座的中心线作垂直运动。阀门对其 所在的管路中的介质起着切断和节流的重要作用,截止阀作为一种极其重要 的截断类阀门,其密封是通过对阀杆施加扭矩,阀杆在轴向方向上向阀瓣施 加压力,使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合,阻止介质沿密封面之间的缝 隙泄漏。 2.2 部件的结构与功能分析 2.2.1 部件的功能执行机构 截止阀的功能执行机构由阀座件 18,阀门件 17 件 7 和阀杆组成如(图 2.2.1 a),阀杆,阀门及阀门口的同轴度以及他们对安装度的垂直度要求 很高, 精度直接影响阀的工作效果。 阀杆从阀瓣左边 (见阀瓣左视图 2.2.1 b) 插进阀瓣,此时阀杆与阀门便可以上下同时移动。阀瓣与阀座之间的精密配 合尤为关键,当阀瓣压在阀座上的时候闭合。 图 2.2.1 a 6 图 2.2.1 b 2.2.2 部件的操纵机构 截止阀最上方有一个手轮(图 2.2.2 a),说明该截止阀是手动操作。阀门的开 和(即功能装置的终端)靠手轮的转动(功能装置的起始端)来实现。从图 得 知,手轮与阀杆之间以楔形面接触,并以螺母旋紧,因此手轮的转动带动阀杆的 转动,通过阀杆与阀杆螺母之间的螺纹传动,使阀杆上下移动,从而带动与阀杆 下 端 相 连 的 阀 门 的 开 合 。 图 2.2.2 a 7 2.2.3 支撑框架机构 支撑机构由阀体(图 2.2.3 a)和阀盖(图 2.2.3 b)组成,其中阀体起 支撑和包容作用,还在于阀门口的设置及进出管道口连接。阀体左右方为两 个法兰盘与进出的管道连接, 左端为入口, 右端为出口, 通过阀门控制闭合。 阀盖固定了填料压盖并与阀体通过螺柱相连,保障液体的流通,防止渗漏。 图 2.2.3 a 8 2.2.4 密封装置 为了防止介质泄露,在阀杆 7 与阀盖 6 之间设有填料密封装置,填料 13 为密封件,填料压盖件 12(图 2.2.4 a)为压紧件。压紧和调节压力的是两 个特制螺栓件 8 和件 9(图 2.2.4 a),为保证填料的密封性,同时不妨碍 阀杆的转动,在阀盖 6 和阀体 19 之间装有垫片 16.填料密封装置如(2.2.4 a)。 图 2.2.4 a 2.2.5 防松装置 为了防止阀体与阀盖之间的松动, 采用 4 枚螺栓件 14 件 15 (图 2.2.5 a) 连接。为了防止阀杆螺母和阀盖之间的松动,采用件 2 紧定螺钉固定(图 2.2.4 b)。防止手轮和阀杆松动用螺母件 1 和垫片件 2 防止松动(图 2.2.4 c)。 9 (图 2.2.5 a) (图 2.2.4 b) (图 2.2.4 c) 2.3 部件的装配路线分析 截止阀部件可以采用从下到上的装配路线 与 19 上;垫片 16 装上。先将阀盖件 6 与阀杆 螺母件 5 通过件 4 紧定螺钉连接,再将填料压盖先通过阀杆,一起通过件 14 件 15 螺柱安装在件 19 阀体上。接下来将件 13 填料装入,压紧。再将手轮 安上,通过件 1,2 固定,安装完成。(图 2.3) 10 (图 2.3) 第三章. 装配图的设计与表达分析 3.1 装配图的视图表达方案分析 装配图总共有 7 个视图,分别为主视图,左视图,俯视图三个基本视图,三 个局部视图以及 C-C 断面图。 3.1.1 主视图 主视图采用全剖,表达了截止阀的整体结构,工作原理,各零件的相对位置 和装配位置关系。 (图 2.3) 3.1.2 左视图 左视图采用了半剖, 补充说明了腔体内部关系,特别是件 12 填料压盖和件 6 阀盖之间关系。外视图进一步说明了截止阀的外形。(图 3.1.2) 11 (图 3.1.2) 3.1.3 俯视图 俯视图采用 B-B 阶梯剖方法绘制全剖视图,上面剖切平面剖切了阀盖的两个 支撑臂及阀杆,由此可以俯视到填料压盖端面的形状,以及填料压盖上端螺 栓和螺柱连接端形状。下一个剖切面通过了前后两圆柱销 10 的轴线,由此 可以看到圆柱销 10 与特制螺栓 8, 阀盖 6 和开口销的连接情况。 (图 3.1.3) 12 (图 3.1.3) 3.1.4 局部视图及断面图 C-C 断面图表明阀体内斜孔为处为一圆柱型空腔,名为件的局部视图表明了 手轮的俯视形状,件 4,5,6 表明了阀杆螺母和阀盖之间的两处紧固螺钉的 分布情况,件 18 表示零件阀座的俯视形状。(图 3.1.) 13 3.2 装配图的尺寸分析 性能规格尺寸为总长尺寸 160±1,总高尺寸为“开约 295,关约 280”;总 宽尺寸为手轮直径Φ 160。性能规格尺寸是阀体上的进出油口Φ 25。装配尺 寸为Φ 32H8/r9 阀杆螺母与阀盖,Φ 18H11/d11 填料压盖和阀杆,Φ 28H11/d11 填料压盖和阀杆,Φ 55H11/h11 阀盖和阀体,Φ 38H11/c11 阀瓣 和阀体,Φ 33H12/n12 阀座与阀体要求。安装尺寸为小孔 4×Φ 14 以及Φ 85, 及Φ 113,Φ 58H12。 (图 2.3) 第四章. 主要零件图的绘制 4.1 主要零件图的形体分析与视图表达方案分析 主要零件为件 19 阀体 (图 4.1),属于执行部件,主体部分主要由Φ 25 的 进出油孔组成。我们用了三个视图来表达这个零件,主视图 (图 4.1 a) 采 用全剖,直观明了的表达了阀体的内部结构以及正视的外形图;左视图(图 4.1 b) 采用半剖视图,表达了法兰盘上四个安装孔的位置关系,以及内部 斜圆柱孔的位置关系;俯视图(图 4.1 c)采用了外形图,了解到上方的圆 盘孔的位置。 (图 4.1) 14 (图 4.1 a) (图 4.1 b) 15 (图 4.1 c) 4.2 主要零件图的尺寸分析 抄的尺寸,包括了外形长度尺寸 160±1, 宽度尺寸Φ 113; 性能规格尺寸Φ 25; 装配尺寸Φ 38H11,Φ 33H11,Φ 55H11;安装尺寸 4×Φ 14 以及Φ 85,及Φ 113,Φ 58H12。查到的数据 4×M12 其余尺寸为量取的尺寸。 (图 4.2) 16 4.3 主要零件图的技术要求分析 阀体的材料为灰铸铁,Φ 55H11,Φ 38H11 的孔面为 Ra3.2;上,左,右接触 面为 Ra6.3;孔螺纹等剩余加工面 Ra12.5;其余不加工面为 Ra25。Φ 55H11 轴线 手轮 体手轮主视图采用旋转剖,左视图采用外形图,表面粗糙度为 Ra12.5。外形 尺寸为Φ160。(图 4.4) (图 4.4) 4.5 旋杆螺母 课旋杆螺母采用主视图全剖与俯视图,形象的描述形状。(图 4.5) (图 4.5) 17 4.6 阀盖 阀盖是另外一个主要零件图,采用了四个视图去描述。主视图采用全剖,反 映出位置关系与主要外形轮廓。左视图采用半剖的局部剖,外形图更充分的 让我们了解到外形及内部结构。俯视图让我们看到了螺纹连接的位置关系, 局部视图反映了螺钉最上方的装配位置。(图 4.6) (图 4.6) 4.7 阀杆 阀杆只采用了主视图的外形图, 阀杆是对称的旋转结构, 比较简单。 (图 4.7) (图 4.7) 18 4.8 填料压盖 采用了三视图,主视图采用半剖视图,左视图采用全剖视图,俯视图采用外 形图。(图 4.8) 4.9 阀座 (图 4.8) 19 第五章. 改进性或改错性说明 在本次课程设计中,发现了一些存在的问题。 1.在习题集的装配图中件 14 件 15 的装配图画错,件 15 螺柱不可能刚好与 阀体上端面下端平行。 2.斜圆柱孔与出油孔Φ25 应该存在相贯线,而不应该是直线。 阀座凹槽底端装入密封性能优越且耐高温的柔性石墨,既能起到阀座底端的 密封作用,又能起到各密封副之间因热胀冷缩的补偿作用。在柔性石墨上面 装上耐高温的金属阀座,使用温度可提高到 425℃ 以内长时间使用,从并 且还可根据实际工况的要求选用不同材质的阀座。 第六章. 小结与感悟 经过紧张而有辛苦的一周的课程设计结束了. 当我快要完成老师下达给我的任 务的时候,我仿佛经过一次翻山越岭,登上了高山之颠,顿感心旷神意,眼前豁 然开朗. 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,着是我们迈向社会,从事 职业工作前一个必不少的过程.”千里之行始于足下”,通过这次课程设计,我 深深体会到这句千古名言的真正含义.说实话,课程设计真的有点累.然而,当 我一着手清理自己的设计成果, 漫漫回味这 1 周的心路历程,一种少有的成功喜 悦即刻使倦意顿消. 虽然这是我刚学会走完的第一步,也是人生的一点小小的胜 利,然而它令我感到自己成熟的许多,另我有了一中”春眠不知晓”的感悟. 通 过课程设计,使我深深体会到,干任何事都必须耐心,细致.课程设计过程中, 许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱:一定养成一种高度负责,认真对待的 良好习惯.这次课程设计使我在学习和能力上得到了一次难得的磨练. 参考文献 [1]戴立玲,袁浩,黄娟.2014.现代机械工程制图.北京:科学出版社 [2]姚辉学,等.2014. 现代机械工程制图习题集.北京:科学出版社 [3]濮良贵、纪名刚.2006.机械设计(第八版).北京:高等教育出版社 [4]黄合成 压电晶片主动控制截止阀的理论 [5]百度百科 截止阀 20