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solidworks安全阀的改造方法

时间:2018-11-30

     安全阀广发用于煤矿液压支架立柱的泄压保护环节,内嵌套与阀芯配合形成密封,当阀芯动作时,阀芯过流孔越过内嵌套密封圈与外部联通,释放压力,为了减少弹簧的行程,提高寿命,所以内嵌套密封圈沟槽至过流端面尽可能的减少尺寸,这样导致在压力突然增高,冲击压力来临时,内嵌套所受压力过高,而阀芯来不及开启泄压,便导致内嵌套端部断裂现象。针对这种情况,使用solidworks对安全阀内部结构受力进行仿真分析及优化设计,提高安全阀内嵌套的承压能力,改进后的产品通过井下实际应用已经完全满足使用要求。

  1.1安全阀内部结构。该矿区所使用安全阀主要由接头、阀壳、内嵌套、阀芯、弹簧座、弹簧、调压丝堵以及密封件组成,其中件6为内嵌套。

  1.2内嵌套仿真模型建立。

  (1)由于该阀内部结构比较简单,而且内部受力只有阀壳支撑及压力冲击,因此采用solidworks建模及仿真运算即可满足设计要求。其中受力分析设定条件如下:内嵌套按照阀壳实际支撑面建立零自由度位移约束。载荷作用于密封圈沟槽整个内部环面,设定为50MPa。材料定义为HPb59,材料特性按照机械设计手册建立。

  (2)内嵌套三维模型结构尺寸为测绘尺寸。 2.3solidworks仿真分析结果。根据以上设定条件,运行软件分析计算。

  2.1仿真结果分析。

  (1)内嵌套在公称压力50MPa作用下,安全系数仅为1.1,即在55MPa情况下失效,这与前期安全阀损坏时压力表显示压力值56MPa以上基本吻合(考虑冲击因素,个别压力会较高)。前期压力监测数据(已压力表记忆最高压力为准)如表1所示。

  (2)分析应力分布及位移分布图发现,应力最大值发生在沟槽底部,沿斜45°方向发生变形。这与实际内嵌套断裂的方向是一致的。

  2.2改进方案。

  2.2.1为了提高内嵌套强度,根据以上分析结果,通过以下几点对原结构进行改进。

  2.2.2改进后主要体现在以下几点,(1)是沟槽槽底圆弧半径由原来R0.2改为R0.4。(2)是阀壳支撑点直径由原来的20mm改为14.5mm。

  3. 改进后仿真分析

  3.1仿真计算。同前期仿真一样,在原有基础上调整为改进后的尺寸,约束环面调整为为优化后的设计尺寸。运行仿真分析,

  结论

  通过对安全阀内嵌套的仿真分析及优化设计,从理论和实际使用中验证了改进方案的正确性和可靠性。这不仅解决了该矿区的使用问题,同时也提高了原有产品的安全系数和可靠性,扩大了产品的使用范围。难能可贵的是,本次改进并未在原有基础增加新的成本投入,solidworks这也充分体现了它的经济价值,值得推广应用。

     

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