粗糙表面法蘭盤式單向閥設(shè)計【含8張CAD圖帶外文翻譯】
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題目名稱 粗糙表面法蘭盤式單向閥設(shè)計題目來源 國家、?。ú浚┘? 市、校級 企業(yè)（公司） √ 其他題目類型 工程設(shè)計 應(yīng)用研究 √ 基礎(chǔ)研究 其他1、畢業(yè)設(shè)計（論文）概述單向閥是液壓系統(tǒng)方向控制閥中的一類，其主要作用是限制油液只能向一個方向流動，不能反方向流動 [1]。常應(yīng)用于家庭管道，汽車油路，鍋爐房以及大型生產(chǎn)工廠。在家庭中，管道直徑通常比較小，而且是低壓，管道承受壓力較小，不用擔(dān)心管道破裂，一般不用法蘭盤式連接。而在鍋爐房以及大型生產(chǎn)工廠中，管道直徑比較大，壓力高，管道極其容易破裂，幾乎隨處可見法蘭盤式連接。法蘭盤連接是現(xiàn)代管道施工中不可或缺的一種重要連接方式，它具有優(yōu)良的綜合性能，主要用于連接緊固管道，管件等，并保持管道管件的密封性能，它方便拆卸，便于拆卸檢查管道情況 [2]。法蘭盤還可用于某段管道的更換。不同的法蘭盤式連接的閥門用于很多方面如汽車管道、減速機、鍋爐壓力容器、石油、化工、造船等工業(yè)。本次設(shè)計就是設(shè)計粗糙法蘭盤單向閥的連接以應(yīng)用于地下排水管網(wǎng)，介質(zhì)為含有固體雜質(zhì)的地下水，考慮介質(zhì)特殊的理化性能，分析傳統(tǒng)單向閥在固體顆粒流體介質(zhì)中頻繁損壞的問題。我國液壓技術(shù)，從二十世紀(jì)初的礦物油作為動力傳遞介質(zhì)概念的引入，到柱塞泵、三大類閥的發(fā)明，到四、五十年代電液伺服閥的發(fā)明和電液伺服控制理論的確立，在到七十年代插裝閥及比例閥的發(fā)明，這些都是液壓閥領(lǐng)域革命性的進(jìn)步 [3]。80-90 年代，國家對液壓行業(yè)進(jìn)行了重點改造，先后引進(jìn)了許多國外技術(shù)，但與國外先進(jìn)水平相比尚有巨大差距，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品技術(shù)含量低，品種規(guī)格少，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，通用性差，產(chǎn)品壽命短，可靠性差，質(zhì)量不穩(wěn)定，自我開發(fā)能力差，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少；對在一些新的應(yīng)用領(lǐng)域，如航空航天，海洋工程，微型機械裝置及高溫明火環(huán)境下所急需的一些特殊元件研究甚少，甚至處于空白狀態(tài)，迅速改變這種落后狀況，是中國液壓技術(shù)界和工程界所面臨的一項重要任務(wù) [7]。在國外，液壓閥的發(fā)展速度遠(yuǎn)高于機械工業(yè)。全世界液壓產(chǎn)品產(chǎn)值約900 億美元。在美、日、德等主要國家的比較中以日本的人均產(chǎn)值為最高，其主要原因是日本工廠設(shè)備自動化程度高和生產(chǎn)管理完善，此外，日本各企業(yè)外協(xié)量大，將一些零件擴散給協(xié)作廠加工，實現(xiàn)零件專業(yè)化。而近年來, 液壓閥由于應(yīng)用了電子技術(shù)，自動控制技術(shù)，摩擦磨損技術(shù)及新工藝新材料等后取得了新的發(fā)展, 使我國在單向閥水平上有了很大的提高。到現(xiàn)在，國外單向閥在以下方面已有顯著地成果：1）元件小型化：便于適應(yīng)電子器件的直接控制,同時也節(jié)省了能耗。2）節(jié)能化：節(jié)能減少系統(tǒng)發(fā)熱已成為系統(tǒng)設(shè)計時必需要考慮的問題之一。3）環(huán)?；涵h(huán)保的單向閥應(yīng)當(dāng)是少無泄漏及低噪聲,這也是單向閥發(fā)展的一個永恒的主題。4）新材料的應(yīng)用：新型磁性材料的應(yīng)用是與電磁閥單向閥結(jié)合在一起的。5）非礦物油介質(zhì)元件：非礦物油介質(zhì)元件是應(yīng)用于特殊場合例如醫(yī)學(xué)，防腐蝕場合等 [4]。而今后，其值得關(guān)注的趨勢有更高效的機電一體化設(shè)計、高效節(jié)能元件的研發(fā)和環(huán)保與純水液壓系統(tǒng)的開發(fā)。我們也應(yīng)學(xué)習(xí)國外的經(jīng)驗，并開發(fā)自己的產(chǎn)品，朝著這個目標(biāo)而努力。 為保證單向閥元件不斷改進(jìn)與更新，首要的是移植現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)，不斷給單向閥元件注入新的活力，以滿足將來發(fā)展的需求，其主要發(fā)展趨勢有以下幾個方面：1）新材料新工藝的應(yīng)用：新型材料如陶瓷，聚合物的使用可使單向閥技術(shù)有一個新飛躍2）增強對環(huán)境的適應(yīng)性，防止漏油、降低噪聲3）進(jìn)行純水介質(zhì)單向閥元件的開發(fā)研究：水壓元件具有廣泛的應(yīng)用前景，具備如下優(yōu)點：無污染、成本低、安全性、響應(yīng)快、溫升小、維護檢測成本低。2、畢業(yè)設(shè)計（論文）整體安排及進(jìn)度第 1 周首先進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，閱讀，消化整理， 資料記錄保存，待設(shè)計時使用，并進(jìn)行文獻(xiàn)綜述第 2-3 周進(jìn)行外文閱讀，翻譯，了解國外的有關(guān)優(yōu)秀論文，期刊以及專利，借鑒幫助設(shè)計第 4-5 周進(jìn)行法蘭盤的方案構(gòu)思，比較分析不同方案的優(yōu)缺點，選取合適的方案。第 6-7 周進(jìn)行所選方案的結(jié)構(gòu)分析是否合理并調(diào)研所選方案的實用性。第 8-10 周進(jìn)行最終設(shè)計方案的運動分析，壓力分析，結(jié)構(gòu)和強度設(shè)計計算，材料的選用，計算機模擬仿真第 11-12 周進(jìn)行方案設(shè)計的總裝配圖，部件圖，零件圖的手繪和 cad 制圖第 13-14 周進(jìn)行設(shè)計計算說明書撰寫及中外文摘要第 15 周進(jìn)行設(shè)計資料整理，裝訂和設(shè)計過程總結(jié)第 16 周準(zhǔn)備答辯提綱 ppt，準(zhǔn)備答辯目前 1-10 周的任務(wù)已經(jīng)完成。完成工作包括：1、閱讀文獻(xiàn)、資料，進(jìn)行文獻(xiàn)綜述。2、閱讀外文，了解國內(nèi)外優(yōu)秀論文、期刊以及專利，翻譯外文。3、進(jìn)行單向閥的方案構(gòu)思，選型，比較不同方案的優(yōu)缺點，選取合適單向閥。4、對已有的法蘭盤，墊片進(jìn)行選型，比較不同法蘭盤，墊片的優(yōu)缺點，選取合適的法蘭盤，墊片。5、進(jìn)行所選方案的結(jié)構(gòu)分析是否合理并調(diào)研所選方案的實用性。6、進(jìn)行最終設(shè)計方案的運動分析，壓力分析，結(jié)構(gòu)和強度設(shè)計計算。正在進(jìn)行計算機模擬仿真，結(jié)束后將進(jìn)行方案設(shè)計的總裝配圖，零件圖，零件圖的手繪和 cad 制圖以及后續(xù)任務(wù)。3、畢業(yè)設(shè)計（論文）已完成的研究部分經(jīng)過幾周的設(shè)計研究，查閱了大量文獻(xiàn)、專利等資料。對多種單向閥進(jìn)行比較分析如下：一、單向閥選用1、法蘭盤式升降式單向閥如圖一所示，P1 為單向閥進(jìn)水口，B 為閥芯，P2 為單向閥出水口， C 為法蘭盤。水流經(jīng)過管道從 P1 流入，經(jīng)過 A 處，B 處閥芯的彈簧由于流水壓力從而縮短，閥芯向上開啟，水流通過 B 處閥芯從出水口 P2 流出。此單向閥有如下特點：1、升降式單向閥密封性好，流體阻力大。2、臥式宜安裝在水平管道上，立式宜安裝在垂直管道上。3、因為本次設(shè)計的單向閥是應(yīng)用于地下排水管網(wǎng)的，所以會含有很多固體雜質(zhì)，水流經(jīng) A 處時因為管道彎曲，水流變緩，所以雜質(zhì)會在 A 處堆積，影響單向閥性能。4、此單向閥運用法蘭盤連接，穩(wěn)定性好，便于拆卸檢修。因為本次單向閥設(shè)計要求安裝外徑為 320mm，而升降式單向閥只適合外徑較小的場合，故不選用此類單向閥。2、法蘭盤式旋啟式單向閥如圖二所示。水流經(jīng)過管道從左側(cè)入口流入沖擊閥瓣，將閥瓣頂至水平位置，然后經(jīng)過內(nèi)部從右側(cè)管道流出。此類單向閥有如下特點1、適用于清凈介質(zhì)，不適用于含有固體顆粒和粘度較大的介質(zhì)。2、閥門所有啟閉件都裝于閥內(nèi)，除了中間法蘭部件用密封墊片和密封環(huán)外，整體沒有外漏點，杜絕閥門外泄的可能。3、搖臂和閥瓣間采用球面連接的結(jié)構(gòu)，閥瓣在 360°內(nèi)有一定自由度，可以適當(dāng)?shù)奈恢醚a償。4、因為閥瓣有一定的重量，所以要求水流有一定的壓力，不適用于流量小，壓力小的情況。因為本次單向閥是適用于有雜質(zhì)的管道，此單向閥之適用與清凈介質(zhì)，故不選用此類單向閥3、管道式單向閥是閥瓣沿著閥體中心線滑動的閥門，是新出現(xiàn)的一種閥門，它體積小，重量輕加工工藝性好。閥瓣連接著彈簧，水流沖擊時，彈簧壓縮，水流通過單向閥。它是單向閥發(fā)展方向之一。但流體阻力系數(shù)比旋啟式單向閥高，而本次設(shè)計對流體阻力系數(shù)沒有要求，此單向閥優(yōu)點眾多，故選用此類單向閥。二、法蘭、墊片選用1、法蘭按所連接的部件可分為容器法蘭和管法蘭，本次設(shè)計用于下水管道，所以選用管法蘭。2、按結(jié)構(gòu)型式分，有整體法蘭、活套法蘭和螺紋法蘭。常見的整體法蘭有平焊法蘭及對焊法蘭。平焊法蘭的剛性較差，適用于壓力 p≤4MPa 的場合；對焊法蘭又稱高頸法蘭，剛性較大，適用于壓力溫度較高的場合，適合本次設(shè)計。3、法蘭密封面的型式有三種：平面型密封面，適用于壓力不高、介質(zhì)無毒的場合，不適合本次設(shè)計；凹凸密封面，適用于壓力稍高的場合，適合本次設(shè)計；榫槽密封面，適用于易燃、易爆、有毒介質(zhì)及壓力較高的場合，不適合本次設(shè)計。4、墊片是一種能產(chǎn)生塑性變形、并具有一定強度的材料制成的圓環(huán)。大多數(shù)墊片是從非金屬板裁下來的，或由專業(yè)工廠按規(guī)定尺寸制作，其材料為石棉橡膠板、石棉板、聚乙烯板等；也有用薄金屬板、白鐵皮、不銹鋼將石棉等非金屬材料包裹起來制成的金屬包墊片；還有一種用薄鋼帶與石棉帶一起繞制而成的纏繞式墊片。普通橡膠墊片適用于溫度低于 120℃的場合；石棉橡膠墊片適用于對水蒸氣溫度低于 450℃，對油類溫度低于350℃，壓力低于 5MPa 的場合，對于一般的腐蝕性介質(zhì)，最常用的是耐酸石棉板。在高壓設(shè)備及管道中，采用銅、鋁、10 號鋼、不銹鋼制成的透鏡型或其他形狀的金屬墊片。高壓墊片與密封面的接觸寬度非常窄，密封面與墊片的加工光潔度較高。經(jīng)過研究，本次設(shè)計選用整體法蘭中的平焊法蘭，密封面形式為凹凸密封面，墊片選用鋁金屬制成的墊片。4、下一部分的工作安排本次設(shè)計已經(jīng)進(jìn)行到中后期，還需要進(jìn)行的任務(wù)有：1、計算機模擬仿真。2、進(jìn)行方案設(shè)計的總裝配圖、部件圖、零件圖的手繪和 cad 制圖。3、進(jìn)行設(shè)計計算說明書的撰寫和中外文摘要。4、進(jìn)行設(shè)計資料整理，裝訂和設(shè)計過程總結(jié)5、畢業(yè)設(shè)計（論文）工作中存在的問題本次設(shè)計是要求全新設(shè)計一個單向閥，剛開始存在的問題比較多。單向閥結(jié)構(gòu)的選用、設(shè)計計算、強度計算、結(jié)構(gòu)分析都比較困難，老師推薦了很多有關(guān)單向閥的文獻(xiàn)，書籍給我們。書中有很多關(guān)于單向閥設(shè)計的選型，計算等知識，通過對文獻(xiàn)的研究，逐漸解決了這些問題。也遇到文獻(xiàn)上沒有的，例如文獻(xiàn)中選型的最大尺寸比我們要求的尺寸還小，我們不知如何計算，老師也來給我們指導(dǎo)完成了計算工作。進(jìn)行法蘭盤選用時，沒有通徑為 320 的法蘭盤，詢問指導(dǎo)老師，老師給了指導(dǎo)，選用稍大的法蘭盤，中間空余部分用墊片補全即可。學(xué)生（簽字） 年 月 日 指導(dǎo)教師（簽字） 年 月 日