應用Solid Works對大口徑蝶閥工廠試驗進行改進

賈世林　兌亞貞

摘要：本文介紹了應用SolidWorks軟件，對大口徑蝶閥試驗過程中的變形進行分析，結合工廠試驗，對試壓盲板結構進行改進，從而大大減小大口徑蝶閥工廠試驗過程中的變形，為其他大口徑閥門在工廠試驗提供參考。

關鍵詞：SolidWorks；大口徑蝶閥；剛度；變形；試壓盲板

0引言

近年來，隨著我國城市化建設的發展，大口徑的蝶閥在城市供水和污水處理中被大量的應用，閥門制造企業也越來越多地接到大口徑蝶閥的訂單。但最終進行工廠試驗的時候，由于閥門在試壓的時候變形量較大，嚴重影Ⅱ向了閥門的密封性能。為了減小大口徑閥門在工廠試驗時的變形，除了對閥體自身的剛度進行改進，對試壓盲板的結構進行改進也十分必要。

1大口徑蝶閥

早期的蝶閥設計由于沒有分析軟件，在設計的時候，往往根據《閥門設計手冊》和經驗進行設計，且在設計時，無法對閥門最后在工廠試驗時的變形作出比較準確的估算。所以在設計時，為了保證閥門的安全性及一次試驗通過率，閥門往往設計的比較笨重。特別是大口徑的閥門，如果也這樣設計，其成本就會大大提高。

Simulation是SolidWorks公司推出的一套有限元分析軟件。它作為嵌入式分析軟件與SolidWorks無縫集成。運用Simulation，普通的工程師就可以進行工程分析，并可以迅速得到分析結果，從而最大限度地縮短了產品設計周期，降低測試成本，提高產品質量，加大利潤空間翻。這就對我們設計閥門，特別是大口徑的閥門提供了很好的技術支撐。

鄭州市鄭蝶閥門有限公司2015年接到一個DN2500PNl6的大口徑軟密封蝶閥訂單，閥門的結構長度為法蘭長系列，在設計初期，我們就利用SolidWorks軟件對閥門的性能進行了分析，且在設計時，我們也通過采用給閥體增加環筋和橫筋來對閥體自身的剛度進行增強。閥體的三維模型如圖1所示。

由于閥門口徑較大，無法在試壓機上進行試驗，所以我們在對閥門進行應力分析的時候，不能簡單地對閥體兩側的法蘭面進行固定約束。我們在分析的時候，必須和工廠密封試驗時候的約束方法一致。

密封測試是閥體和蝶板以裝配體的形式和試壓盲板進行連接，但由于閥門要求雙向密封測試，所以，工廠在密封測試分析的時候，試壓盲板必須安裝兩次，即密封部位一側和非密封部位一側。SolidWorks分析的時候對試壓盲板的遠端面進行固定約束即可對閥門進行密封測試。由于反向密封測試更容易泄露，所以，我們在利用SolidWorks軟件進行分析的時候，僅分析反向密封試驗即可。

常規試壓盲板的三維模型如圖2和圖3所示。

根據我們上面的分析，我們將閥體、蝶板和試壓盲板作為一個裝配體進行反向密封試驗，分析結果如圖4所示。

從圖4中，我們可以看出紅色部位變形最大，為3.5mm，即直徑變形可達7mm。而工廠在實際進行密封測試時，我們現場進行了測量。測量結果同樣顯示此部位變形最大，為9mm（直徑），鑒于我們分析模型的約束和真實約束有一定的誤差，網格劃分對結果也有一定的影Ⅱ向，所以我們認為SolidWorks對此次分析結果來說是比較準確的。

但是此結果對于DN2500 PNl6的大口徑軟密封蝶閥是不可以接受的。因為這樣大的變形，橡膠自身的壓縮變形不足以補償來達到密封比壓。從事閥門設計行業的人往往會由于思維慣性，考慮可能是由于閥門自身的剛度有問題?？墒聦崊s是根據現有的結構和設計，閥體和蝶板的自身剛度并沒有問題。最重要的是閥門已經裝配完畢，從新設計結構已經不現實。

所以我們必須跳出慣性思維，由于閥門試驗是一個整體，這個整體就包括閥門自身，還有試壓盲板。于是我們就考慮對試壓盲板的結構進行剛度改進。

剛度是指材料或結構在受力時抵抗彈性變形的能力，是材料或結構彈性變形難易程度的表征。剛度與物體的材料性質、幾何形狀、邊界支持情況以及外力作用形式有關。在本次閥門的工廠試驗分析中，試驗對象的邊界支持情況和外力作用形式是無法改變的，材料也是無法變更的，所以我們只能對其幾何形狀進行改進。

改進后的試壓盲板模型如圖5所示。

從圖5中，不難看出，我們在原來的試壓盲板法蘭面增加了一塊中間帶孔的板，來增強試壓盲板自身的剛度。我們繼續用SolidWorks進行分析，結果如圖6。

改進之后，我們從圖6可以看出最大變形為2.2mm，直徑方向最大變形為4.4mm，工廠實際密封試驗測量的變形為5mm（直徑）。直徑方向的變形率為千分之二，這個程度的變形對于軟密封蝶閥而言還是可以接受的。

試壓盲板的改進多種多樣，筆者僅用了其中的一種作為樣本來進行了對比分析。有興趣的朋友可以按照自己的想法對試壓盲板進行結構改進。

3結論

小口徑低壓力的閥門進行工廠試驗時，常規的試壓盲板就可以，其主要原因是閥門的變形量不大。大口徑的閥門自身的變形量較大，即使我們已經對閥體和蝶閥的剛度進行了增強，但在工廠試驗的時候，如果不對試壓盲板進行結構改進，也會因為變形太大造成泄漏。我們通過對試壓盲板的結構進行改進，大口徑蝶閥在工廠密封試驗時的變形可以大大降低。這對其他大口徑閥門的工廠試驗，特別是要求變形量很小的硬密封閥門，提供了很有意義的參考。endprint