典型截止阀密封副密封特性研究

摘要

截止阀作为最重要的截断类阀门之一，不仅在石油化工行业应用广泛，在航空航天领域也发挥着重要的作用。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，对截止阀密封副的结构设计具有指导意义，从而提高截止阀密封副密封的可靠性。
　　 基于分形理论建立典型截止阀密封副泄漏模型，并进行数值仿真，分析分形维数、粗糙轮廓幅值尺度系数等密封副表面形貌参数对其密封性能的影响。
　　 对典型截止阀密封副进行有限元分析，计算预紧工况和操作工况下密封副的应力分布和变形。对比不同阀瓣形式的密封副应力分布和位移变化的差异，比较其密封性能。
　　 针对典型截止阀密封副泄漏特性的影响因素进行了相关试验研究，分析了阀门开启和闭合过程中密封副的泄漏特性，得到了密封副最小闭合力与介质压力的线性方程。总结了阀瓣非金属密封垫受约束情况、密封垫结构参数以及密封面宽等密封副结构因素对其泄漏特性的影响规律。
　　 本文对典型截止阀密副密封特性的研究，能够为阀门密封副的工程设计和实际操作提供理论依据，提高其在工业生产中应用的可靠性。

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摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 课题来源、研究目的及意义

1．2 截止阀的基本结构及工作原理

1．2．1 截止阀工作原理及特性

1．2．2 截止阀密封副结构

1．3 截止阀密封国内外研究进展

1．4 本课题主要研究内容

第二章 典型截止阀密封副泄漏模型及应力分析

2．1 典型截止阀密封副泄漏模型

2．1．1 密封副平面泄漏模型

2．1．2 密封副粗糙表面接触模型

2．1．3 粗糙表面分形函数和分形参数

2．1．4 典型截止阀密封副泄漏模型

2．1．5 密封副泄漏量的数值仿真

2．2 典型截止阀密封副有限元模型

2．2．1 典型截止阀密封副结构及参数

2．2．2 密封副有限元模型

2．3 A型阀瓣密封副有限元分析

2．3．1 密封副在预紧和操作工况下应力分布

2．3．2 阀瓣沿径向方向应力变化分析

2．3．3 阀瓣沿径向方向位移变化分析

2．4 B型阀瓣密封副有限元分析

2．4．1 密封副在预紧和操作工况下应力分布

2．4．2 阀瓣沿径向方向应力变化分析

2．4．3 阀瓣沿径向方向位移变化分析

2．5 A、B两种阀瓣密封副应力和变形比较

2．6 本章小结

第三章 典型截止阀密封副密封特性的试验研究

3．1 典型截止阀密封副密封特性研究试验方案

3．1．1 试验条件

3．1．2 试验系统

3．1．3 试验装置

3．1．4 试验辅助设备

3．1．5 试验流程

3．2 操作条件对密封副密封性能影响的试验研究

3．2．1 介质压力对密封副所需密封载荷的影响

3．2．2 密封副启闭过程中的泄漏特性

3．3 阀瓣结构对密封副泄漏的影响

3．3．1 阀瓣密封垫受约束情况对密封副泄漏的影响

3．3．2 阀瓣密封垫几何参数对密封副泄漏的影响

3．4 密封面宽度对密封副泄漏的影响

3．5 本章小结

第四章 总结与展望

4．1 全文总结

4．2 研究展望

参考文献

致谢

作者及导师简介