基于Pro／E和ANSYS的天然气球阀密封比压有限元分析

第 4期 ( 总第 1 5 5期) 2 0 0 9 年 8月 机 械 工 程 与 自 动 化 MECHANI C AL ENGI NEERI NG ＆ AUTOM ATI ON NO ． 4 Au g ． 文 章 编 号 ： 1 6 7 2 — 6 4 1 3 ( 2 0 0 9 ) 0 4 — 0 0 6 7 — 0 3 基于 P r o ／ E和 ANS YS的天然气球阀密封比压有限元分析 张浩强 ，张春 良，罗彬彬 ( 南 华 大 学 机 械 工 程 学 院 ， 湖 南 衡 阳 4 2 1 0 0 1 ) 摘要 ：用 P r o ／ E建 立公 称通径为1 5 0 mm、压力 为2 ． 5 MP a 的天然气球阀的密封装配图 ，依据轴对称原则 ，将 其 1 ／ 4导入 ANS YS软件 中。 用双线性强化材料模型来模拟阀座 ， 用刚体材料模型来模拟阀芯 ， 采用面面接触 有限元分析 ，以理论得 出的平均密封 比压值为基础来计算真实密封 比压分 布规律 。 关 键 词 ：球 闻 ；有 限元 ；P r o ／ E；ANS Y S 中图 分 类 号 ：T H1 3 4： TB 1 1 5 文 献 标 识 码 ：A 0 引 言 随着 天然气 事业 的发 展 ， 球 阀的应用 日益广 泛 ， 为 避免 发生 内漏 和外漏 ，从 而造 成 巨大的 经济损 失 ，因 此对 球 阀密封 比压 的分析 有着 重要 的意 义 。密 封 比压 太小 ，会使 密封 座表 面 的弹塑 性变形 量 不足 以补偿 球 体 的加工 误差 ，导致 主密 封不 能达 到规 定 的密封 要 求 而产 生 内漏 ；密封 比压太 大 ，会使球 体 与 阀座 之 间的 摩擦 增加 ，球 体旋转 困难 ，使 阀座 易产 生塑性 变形 而 破坏 密封 ，在 开启 和关 闭时使 阀杆处 的 减磨密 封 垫片 较快 磨损 ，产 生外漏 。由公式 计算得 出的平均 密封 比 压值 ，不 能真 实反 映密 封 比压值 的分布 ， 应 用有 限元 仿真 分析 软件 ，模拟 实 际工况 下 的密封 比压值 ，可为 设计 人员 提供 重要 的参考 。 1 实 体 模 型 的 建 立 在 P r o ／ E 中建 立天 然气球 阀密封 的三维 模型 ，零 件模 型使 用的单 位制 是 mm、N、S ，在创 建装 配模 型 时 ， 单 位制要 与零 件模 型 中的一致 口 ] 。 在设 置好 单位 制 后 ， 首先 创建各 零件模 型 ， 模 型 的精 度 为0 ． 0 0 1......