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介绍球阀阀杆的疲劳设计原理
2020/12/5
介绍了严苛工况下频频启闭的球阀阀杆疲惫剖析规划办法。
1、概述
在煤化工和多晶硅等生产体系的管线中，压力高，且交互改变，阀门敞开次数频频，需求长时间多次循环启闭运转。阀门全行程快速开关时间敏捷，简单构成阀门的失效，对阀门的各项功能提出了严峻的考验。惯例静载下测定的屈从强度规划准则不能作为唯一的强度指标，有必要考虑相关的疲惫规划准则。本文以球阀阀杆为例讨论疲惫剖析规划办法。
2、剖析
在交变压力作用下，即便零部件应力低于屈从强度，但长时间反复作用后，也会发作突然开裂，即便是塑性较好的资料，在开裂前也没有明显的塑性变形，该现象即为疲惫失效。金属结构不会因为应力交变而发作改变。从微观组织结构剖析，在足够大的交变应力下，金属中位置最不利或最弱的晶体，沿最大剪应力方向构成滑移带。滑移带开裂构成微观裂纹，在构件外形突变( 圆角、切断、沟槽) 或外表切痕或者资料内部不均匀性及其缺陷部位，也会由于较大的应力集中引起微观裂纹。涣散的微观裂纹经过集聚，构成宏观裂纹。已经构成的宏观裂纹在交变应力作用逐步扩展，随应力水平的高低时而持续时而阻滞，此即为裂纹的扩展进程。即便该进程是缓慢的，并且是不连续的，但随着裂纹的扩展，构件外表逐步削弱，削弱到一定极限，部件便突然开裂。许多零部件损坏是由于疲惫失效引起的。当构件应力不超越某一极限值，承受的循环次数能够无限添加，即构件能够经历无限次循环而不出现疲惫，该交变应力的极限值即为疲惫极限或持久极限
3、结构改善为了有效进步阀杆的疲惫强度，改善了阀杆结构.
(1) 完全避免惯例键槽组织、孔、缺口和轴肩，阀杆端部衔接改用润滑的矩形结构，轴肩过渡部位选用尽量大的圆角过渡，加工过渡处设置减荷槽和退力槽，有效降低应力集中，进步阀杆疲惫强度。
(2) 进步阀杆外表质量，阀杆的最大应力发作于表层，疲惫裂纹也经常在表层发作，加工进程中杜绝外表加工的刀痕和擦伤等，防止应力集中降低疲惫极限。选用高强度沉淀硬化不锈钢，外表喷涂高硬度硬质合金后再磨削加工，硬度达60HRC，再进一步利用专用设备，机械滚压构成高质量的外表加工， 外表粗糙度达Ra0. 4μm，还使表层构成预压应力，削弱简单引起裂纹的工作拉应力，保证充分发挥高强度的功能，明显进步构件的疲惫极限。
(3) 在阀杆两头设置两处支撑轴承，减小阀杆径向摆动，减轻非平衡载荷，有效进步阀杆运转稳定性，保证阀杆长周期运转。
(4) 阶梯形阀杆，大头端置于阀体内腔，小头端伸出阀体外部，一旦阀杆发作破坏，危险截面位于阀体外，为体系供给安全保证。
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