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長(zhǎng)江大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
題 目 名 稱 井下圓柱正弦活齒減速器設(shè)計(jì)
院 （系） 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí) 裝備10901班
學(xué) 生 姓 名 曾運(yùn)運(yùn)
指 導(dǎo) 教 師 黃天成
輔 導(dǎo) 教 師 黃天成
開(kāi)題報(bào)告日期 2013年4月
III
題目來(lái)源
液壓式平板閘閥設(shè)計(jì)
學(xué) 生： 彭?xiàng)?機(jī)械工程學(xué)院
指導(dǎo)教師： 張先勇 機(jī)械工程學(xué)院
1 題目來(lái)源
該題目來(lái)自于生產(chǎn)社會(huì)實(shí)際
2 研究目的和意義
閘閥是指關(guān)閉件，即閘板的運(yùn)動(dòng)方向與流體運(yùn)動(dòng)方向垂直的閥門(mén)，在管路中主要作為切斷介質(zhì)用，閘閥只能全開(kāi)或全閉，不能調(diào)節(jié)和節(jié)流。它可以適用低溫低壓，也可以適用于高溫高壓，并可根據(jù)閥門(mén)的不同材質(zhì)用于各種不同的介質(zhì)。閘閥主要應(yīng)用于石油、天然氣的開(kāi)采提煉加工和管道輸送系統(tǒng)中，化工產(chǎn)品、醫(yī)藥和食品生產(chǎn)系統(tǒng)中，水電、火電和核電的電力生產(chǎn)系統(tǒng)中，城市和工業(yè)企業(yè)的給排水、供熱和供氣系統(tǒng)中，農(nóng)田灌溉系統(tǒng)中，冶金生產(chǎn)系統(tǒng)中，國(guó)防生產(chǎn)系統(tǒng)和航天等新技術(shù)領(lǐng)域中等。因此，它是我國(guó)實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化不可缺少的重要機(jī)械產(chǎn)品，與生產(chǎn)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和人民生活都有著密切的聯(lián)系。
閘閥作為流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，與其它類型閥門(mén)相比，主要優(yōu)點(diǎn)有：流體阻力小，密封面受介質(zhì)的沖刷和侵蝕?。婚_(kāi)閉較省力；介質(zhì)流向不受限制，不擾流、不降低壓力；形體簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度短，制造工藝性好，適用范圍廣。由于閘閥具有許多優(yōu)點(diǎn)，因此適用范圍很廣。通常DN≥50mm的管路作為切斷介質(zhì)的裝置都選用閘閥。閘閥亦有一些缺點(diǎn)，主要是：密封面之間易引起沖蝕和擦傷，維修比較困難；外形尺寸較大，開(kāi)啟需要一定的空間，開(kāi)閉時(shí)間長(zhǎng)；結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和利用參考文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)一種“液壓式平板閘閥”。通過(guò)這次設(shè)計(jì)過(guò)程，來(lái)鍛煉自己運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，將理論聯(lián)系實(shí)際，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中進(jìn)一步鞏固和開(kāi)拓知識(shí)面，同時(shí)通過(guò)查找資料，鍛煉自學(xué)能力，為將來(lái)的進(jìn)一步學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。
3 閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱
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液壓式平板閘閥設(shè)計(jì)
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國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向
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4 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向
4.1閘閥種類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
閘閥種類，按密封面配置可分為楔式閘板式閘閥和平行閘板式閘閥，楔式閘板式閘閥又可分為：?jiǎn)伍l板式、雙閘板式和彈性閘板式；平行閘板式閘閥可分為單閘板式和雙閘板式。按閥桿的螺紋位置劃分，可分為明桿閘閥和暗桿閘閥兩種。按驅(qū)動(dòng)方式劃分，可分為手動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)和電液聯(lián)動(dòng)。
4.1.1 常見(jiàn)閘閥種類
（1）平板閘閥的優(yōu)點(diǎn)是阻力小，不縮口的其流阻與短直管的流阻相仿。帶導(dǎo)流孔的平板閘閥安裝在管路上還可直接用清管器進(jìn)行清管。由于閘板是在兩閘座面上來(lái)回滑動(dòng)，因此平板閘閥也適用于帶懸浮顆粒的介質(zhì)。平板閘閥的缺點(diǎn)是當(dāng)介質(zhì)壓力低時(shí)，金屬密封面的密封力不足以達(dá)到滿意的密封。相反，當(dāng)介質(zhì)壓力高時(shí)，如果密封面不用系統(tǒng)介質(zhì)或外來(lái)介質(zhì)潤(rùn)滑，經(jīng)常啟閉，就可能使密封面磨損。而且閘板在切斷高速和高密度介質(zhì)流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)。平板閘閥適用于以下場(chǎng)合：石油、天然氣輸送管線；成品油的輸送管線和貯存設(shè)備；石油、天然氣的開(kāi)采井口裝置，也就是采油樹(shù)用閥；帶有懸浮顆粒介質(zhì)的管道；城市煤氣輸送管線；自來(lái)水工程。
（2）楔式單閘板閘閥結(jié)構(gòu)較彈性閘板閥簡(jiǎn)單，在較高溫度下，密封性能不如彈性閘板閥或雙閘板閥好，適用于易結(jié)焦的高溫介質(zhì)。
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液壓式平板閘閥設(shè)計(jì)
（3）彈性閘板閘閥是楔式單閘板閥的特殊形式。與楔式閘閥比較，在高溫時(shí)，密封性能好，且閘板在受熱后不易被卡?。贿m用于蒸氣、高溫油品及油氣等介質(zhì)，并適用于開(kāi)關(guān)頻繁的部位。不宜用于易結(jié)焦的介質(zhì)。
（4）雙閘板式閘閥密封性較楔式閘閥好，如密封面的傾斜角度和閥座配合不十分準(zhǔn)確時(shí)，任具有較好的密封性。閘板密封面磨損后，將球面頂心底部的金屬墊換為較厚的即可使用，一般不必堆焊和研磨密封面，這點(diǎn)單閘板、彈性閘板難以做到。零件較其他形式的閘閥多。除適用于蒸氣、油品等介質(zhì)外，還適用于開(kāi)關(guān)頻繁的部位及對(duì)密封面磨損較大的介質(zhì)，不宜用于易結(jié)焦的介質(zhì)。
（5）平行式閘閥密封性較其他形式閘閥差。適用于溫度及壓力較低的介質(zhì)。除在兩塊閘板上裝有固定板的閘板不易脫落外，凡用鉛絲固定兩塊閘板的閘板易脫落，使用不可靠。閘板及閥座的密封面的加工及檢修比其他形式的閘閥簡(jiǎn)單。
4.1.2 平板閘閥類型
（1）刀形平板閘閥：圖1所示為刀形平板閘閥。該閥是用于泥漿和纖維材料介質(zhì)中。這種閥門(mén)它靠可以切割纖維材料的刀刃形閘板來(lái)切斷這些介質(zhì)，閥體實(shí)際上不存在腔室，閘板在側(cè)面導(dǎo)向槽內(nèi)升降，并由底部的凸耳緊壓在閥座上，如需達(dá)到較高的介質(zhì)密封性時(shí)，也可使用O形密封圈閥座。
圖1 刀形平板閘閥 圖2 手動(dòng)楔式雙閘板平板閘閥
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國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向
（2）雙閘板無(wú)導(dǎo)流孔平板閘閥：圖2所示的結(jié)構(gòu)為依靠楔面撐開(kāi)兩塊閘板，使之與閥座很好的密封，閥座與閥體的連接有兩種形式，一種為撐開(kāi)式，靠脹開(kāi)的力固接；一種為焊接式，把閥座焊接在閥體上。圖3所示的結(jié)構(gòu)為依靠彈簧把兩閘板沿水平方向撐開(kāi)，和固定的閥座保證閥門(mén)的密封，閥座用焊接的方法牢固地焊接在閥體上。該閥門(mén)帶有上密封結(jié)構(gòu)，使開(kāi)啟狀態(tài)填料不承受介質(zhì)壓力。
圖3 手動(dòng)撐開(kāi)式雙閘板平板閘閥 圖4 單閘板無(wú)導(dǎo)流孔平板閘閥
（3）單閘板無(wú)導(dǎo)流孔平板閘閥：圖4所示為單閘板無(wú)導(dǎo)流孔平板閘閥。該閥采用閥座順流浮動(dòng)。彈簧預(yù)緊自動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，啟閉力小，工作壓力越高，密封性能越好。閘板與閥座的密封有金屬密封和軟、硬雙重密封兩種，金屬密封設(shè)有自動(dòng)注入密封脂機(jī)構(gòu)，介質(zhì)可雙向流動(dòng)。主要零件材料為碳素鋼、不銹耐蝕鋼、合金鋼。連接形式為法蘭連接。本閥適用于石油、石油產(chǎn)品、天然氣、煤氣、化工、環(huán)保等輸送管線及放空系統(tǒng)和油、氣儲(chǔ)存設(shè)備上作啟閉裝置。
（4）雙閘板有導(dǎo)流孔平板閘閥：圖5所示為雙閘板有導(dǎo)流孔平板閘閥。它依靠固定在閥體上的閥座和兩塊楔形對(duì)楔形的閘板保持密封。在整個(gè)啟閉過(guò)程中閘板始終不脫開(kāi)閥座密封面，使介質(zhì)不致掉入閥體下腔內(nèi)。吹掃管可清除閥體內(nèi)的臟物。兩塊楔式閘板依靠其上的三個(gè)銷釘和掛鉤連接在一起。該閥的閥座靠壓合牢固地固定在閥
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液壓式平板閘閥設(shè)計(jì)
體上。本閥門(mén)連接形式為法蘭連接。本閥門(mén)可適用在石油、天然氣管線上，亦可在全開(kāi)狀態(tài)下進(jìn)行清掃管線。
圖5 手動(dòng)雙閘板帶導(dǎo)流孔升降桿平板閘閥 圖6 有導(dǎo)流孔升降桿平板閘閥
（5）單閘板有導(dǎo)流孔平板閘閥：圖6和圖7所示為單閘板有導(dǎo)流孔平板閘閥。該種平板閘閥的閥座是浮動(dòng)的。有兩種不同的材料，一種是高彈性體的合成橡膠或聚四氟乙烯，另一種是不銹鋼。閘板采用不銹鋼制成，閘板的下部有一個(gè)和公稱通徑相等的圓孔，當(dāng)閥門(mén)全啟時(shí)，閘板上的圓孔就與閥座孔相合，這樣閘板就密封了閥體的腔室而防止固體顆粒進(jìn)入。浮動(dòng)閥座的密封作用亦允許用作雙重截?cái)嗪托狗?。如果閥座密封在使用中失效，則可向密封面注入密封脂可進(jìn)行暫時(shí)密封，這樣既可以保證閥桿可靠密封，又增加了閥桿的潤(rùn)滑。該閥門(mén)密封性能良好，操作方便、靈活、省力，
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國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向
流阻系數(shù)小，便于清掃管道，使用壽命長(zhǎng)。本類閥門(mén)適用于石油、石油產(chǎn)品、天然氣、煤氣、水等介質(zhì)。
圖7 帶浮動(dòng)閥座有導(dǎo)流孔升降板單板平板閘閥 圖8 有導(dǎo)流孔旋轉(zhuǎn)桿平板閘閥
（6）單閘板旋轉(zhuǎn)桿有導(dǎo)流孔平板閘閥：圖8所示為單閘板旋轉(zhuǎn)桿有導(dǎo)流孔平板閘閥。閥體與閥蓋采用金屬與金屬密封。閥桿和閥蓋設(shè)有上密封，使閥門(mén)開(kāi)啟后填料不承受介質(zhì)壓力。平行閘板和彈簧預(yù)加載閥座，使密封可靠，閘板上有導(dǎo)流孔，使開(kāi)啟后便于清掃管線。本閥適用石油、天然氣的井口裝置。
4.1.3 明桿閘閥和暗桿閘閥
（1）明桿閘閥：驅(qū)動(dòng)裝置固定在閥桿螺母上驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)閥桿螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，閥桿作上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)閘閥作升降運(yùn)動(dòng)而啟閉管路。明桿閘閥開(kāi)啟時(shí)，閥桿從手輪上方伸出，可以直接顯示閘閥的開(kāi)啟程度。閥桿梯形螺紋在閥桿上的上半部，不予介質(zhì)直接接觸，不受介質(zhì)腐蝕，而且潤(rùn)滑方面。因此，它適用于腐蝕性介質(zhì)、污濁介質(zhì)和高溫蒸汽介質(zhì)的閘閥上。閥的啟閉程度可以從螺紋直接看出，便于操作也是其優(yōu)點(diǎn)
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液壓式平板閘閥設(shè)計(jì)
之一。不足之處是，由于螺紋外漏，容易黏上空氣中的塵埃，加速螺紋磨損，故應(yīng)盡量安裝于室內(nèi)。盡管如此，應(yīng)用還是較為廣泛。
（2）暗桿閘閥：驅(qū)動(dòng)裝置固定在閥桿上，閥桿螺紋固定在閘板頂部，當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閥桿螺紋帶動(dòng)閘板作升降運(yùn)動(dòng)。閥桿只能做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是，開(kāi)啟時(shí)閥桿不升高，所需安裝空間較小。故它常作為大通道閘閥，或安裝空間受限制的場(chǎng)合。由于閥桿不做升降運(yùn)動(dòng)，不能像明桿閘閥那樣，通過(guò)閥桿伸出長(zhǎng)度來(lái)顯示開(kāi)啟程度，因此，應(yīng)裝設(shè)開(kāi)度指示器。暗桿閘閥由于閥桿螺紋部分和閥桿螺母均在閥腔內(nèi)部與介質(zhì)接觸，因而易受介質(zhì)腐蝕，閥桿螺紋等難于潤(rùn)滑。
4.1.4 閥門(mén)驅(qū)動(dòng)方式
（1）手動(dòng)：借助手輪、手柄、杠桿或鏈輪等，由人力來(lái)操作。當(dāng)需傳遞較大力矩時(shí)，可裝有圓柱直齒輪、圓錐直齒輪、蝸輪蝸桿等減速裝置。
圖9 圓柱直齒輪傳動(dòng)的閘閥
（2）電動(dòng)：用電動(dòng)機(jī)、電磁或其他電氣裝置操作。電動(dòng)閥門(mén)適應(yīng)性強(qiáng)，不受環(huán)境溫度影響，輸出轉(zhuǎn)矩范圍廣，控制方便，可實(shí)現(xiàn)超小型化，具有機(jī)械自鎖性，安裝、維護(hù)檢修方便。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械效率低，一般只有25%到60%，易受電源電壓、頻率變化影響。
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國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向
圖10 電動(dòng)閘閥
（3）液動(dòng)：借助液體（水、油等液體介質(zhì)）來(lái)操縱閥門(mén)。液動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，體積小，輸出力大，能無(wú)級(jí)變速，能遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制。缺點(diǎn)是液壓元件和管道易滲漏，維修不便。
圖11 液壓平行式雙閘板閘閥 圖12 氣動(dòng)帶手動(dòng)楔式單閘板閘閥
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液壓式平板閘閥設(shè)計(jì)
（4）氣動(dòng)：借助空氣來(lái)操作。氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能獲得較高的開(kāi)關(guān)速度。缺點(diǎn)是不適于大口徑高壓力閥門(mén)，開(kāi)關(guān)速度不均勻。
4.2閥門(mén)行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
4.2.1 國(guó)外閥門(mén)行業(yè)現(xiàn)狀
隨著國(guó)外大型成套技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一系列新型成套設(shè)備與單機(jī)。與閥門(mén)有關(guān)的新型成套設(shè)備發(fā)展的特點(diǎn)是大型化、高參數(shù)化、高性能自動(dòng)化和成套化，與這些成套設(shè)備的控制方式相適應(yīng)。近20年來(lái)，國(guó)外閥門(mén)的控制方式也有很大發(fā)展。除一般手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)傳動(dòng)之外，電液連動(dòng)、氣液連動(dòng)、自動(dòng)控制的閥門(mén)品種不斷增多，并有進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。?
比如煉油設(shè)備閥門(mén)。最大煉油廠3640萬(wàn)噸／年(加勒比海的維爾京群島)，3000萬(wàn)噸／年(委內(nèi)瑞拉)。目前2000萬(wàn)噸／年以上的煉油廠有近30個(gè)；最大單元煉油減壓裝置的處理能力達(dá)到2400萬(wàn)噸/年，催化裂化裝置達(dá)到824萬(wàn)噸／年，加氫裂化裝置達(dá)到320萬(wàn)噸／年。裝置大型化，迫使閥門(mén)也越來(lái)越大，控制方式也開(kāi)始向自動(dòng)化方向發(fā)展。?
近年來(lái)，長(zhǎng)輸管線發(fā)展很快，因此，長(zhǎng)輸管線用閥門(mén)近幾年需求大增。與這些成套設(shè)備配套的閥門(mén)中最大平板閘閥直徑達(dá)到1620mm、2000mm；最大蝶閥通徑9750mm；最大球閥通徑3050mm，不算驅(qū)動(dòng)裝置閥門(mén)的重量達(dá)到184噸；最大水用閘閥通徑2750mm，壓力達(dá)到9MPa。?
隨著各類成套設(shè)備、工藝流程和性能的改善，國(guó)外閥門(mén)的系列品種還在不斷增加，近年來(lái)出現(xiàn)了不少新品種閥門(mén)。如：緊急切斷閥、快速開(kāi)關(guān)閥、防火閥、防靜電閥、減溫減壓閥、蝶型止回閥、泄壓閥、真空夾套閥、水冷或氣冷閥、安全閘閥、安全截止閥等多種新式閥門(mén)，其中通用閥門(mén)中球閥、蝶閥和平板閘閥是20年來(lái)發(fā)展最快的閥門(mén)品種。?
4.2.2 國(guó)內(nèi)閥門(mén)行業(yè)現(xiàn)狀
從總體上看，我國(guó)閥門(mén)技術(shù)有了很大的進(jìn)步，目前已能設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢測(cè)十幾大類、3000 多個(gè)型號(hào)、40000 多個(gè)規(guī)格的閥門(mén)產(chǎn)品。
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國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向
“十?五”期間，我國(guó)閥門(mén)行業(yè)研制了 24 通旋轉(zhuǎn)閥、固休物料氣力輸送用閥（旋轉(zhuǎn)加料器、輸送換向閥、滑板閥）、新一代高性能單雙向密封的三偏心復(fù)合圈金屬密封蝶閥、高溫蝶閥、軟硬密封高真空電磁閥和手動(dòng)耐壓閥、GK 型管線球閥、鑲嵌耐磨陶瓷密封圈的閘閥、球閥、調(diào)節(jié)閥。此外還開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了高溫高壓 Y 型波紋管截止閥、低溫波紋管氯氣閥、亞臨界和超臨界高溫高壓截止閥、生物抗菌隔膜閥等。有些企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品還填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，獲得了國(guó)家專利。這些產(chǎn)品的研發(fā)標(biāo)志著我國(guó)閥門(mén)技術(shù)整體水平有了很大的提高。
然而國(guó)內(nèi)閥門(mén)技術(shù)總體水平與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定的差距。大部分國(guó)內(nèi)企業(yè)只能生產(chǎn)技術(shù)含量低、附加值少的低端產(chǎn)品，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)也只是在原有產(chǎn)品上作些改進(jìn)或者直接拷貝國(guó)外同類產(chǎn)品。企業(yè)缺乏具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)．缺乏具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高端產(chǎn)品。60 萬(wàn)千瓦以上火電機(jī)組配套的高溫高壓閥門(mén)、核電閥門(mén)、石化行業(yè)配套的特殊閥門(mén)、高參數(shù)高性能安全閥等產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口。
4.2.3 閥門(mén)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
（l）設(shè)備的大型化：電站的建設(shè)大型化，電站由 30 萬(wàn)千瓦以下機(jī)組向 60 萬(wàn)千瓦以上機(jī)組甚至達(dá) 130 萬(wàn)千瓦機(jī)組發(fā)展，需要大量用于亞臨界、臨界及超臨界機(jī)組的大口徑鍛焊結(jié)構(gòu)高溫高壓減壓閥、安全閥等電站閥門(mén)。
（2）可靠性要求更高：核電事業(yè)逐步增加，核電閥門(mén)是核電站中量大面廣的水壓設(shè)備，它連接整個(gè)核電站的 300 余個(gè)系統(tǒng)，是核電站安全運(yùn)行的關(guān)鍵附。件根據(jù)國(guó)家制訂的“核電 2005~2020 中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃”，到 2020 年我國(guó)裝機(jī)容量將達(dá)到 5946 萬(wàn)千瓦，新增建設(shè)總投資 4500 億元，需大量安全可靠的閘閥、截止閥、止回閥、蝶閥、安全閥、主蒸汽隔離閥、球閥、隔膜閥、減壓閥和控制閥等。
（3）抗腐蝕能力和密封性能要求更高：石油開(kāi)發(fā)向內(nèi)地和海上轉(zhuǎn)移，西氣東輸?shù)钠饎?dòng)、煉油業(yè)的發(fā)展，輸油管線也得到快速發(fā)展，這些管線對(duì)閥門(mén)有著嚴(yán)格的要求，需要大量的鍛鋼平板閘閥、雙瓣蝶式止回閥、角式節(jié)流閥及球閥；海上采油平臺(tái)的采油、防噴、注水、注氣、水下設(shè)備等系統(tǒng)需要開(kāi)發(fā)一些耐海水、耐鹽霧侵蝕的特種閥門(mén)。這些閥門(mén)要求有較強(qiáng)的抗腐蝕性、抗風(fēng)暴等異常外力的能力，并且要求密封可靠、操作靈活、維修方便。
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液壓式平板閘閥設(shè)計(jì)
（4）環(huán)保要求更高：城建系統(tǒng)由過(guò)去使用的低壓鐵制閘閥逐步轉(zhuǎn)向環(huán)保型的膠板閥、平衡閥、金屬密封蝶閥及中線密封蝶閥過(guò)渡。
這些大型項(xiàng)目中應(yīng)用的閥門(mén)產(chǎn)品逐漸趨于大型化、高參數(shù)化、高性能、自動(dòng)化，成套比率大幅提高，因而對(duì)閥門(mén)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，促使閥門(mén)的發(fā)展更加注秉產(chǎn)品可靠性和安全性等性能指標(biāo)。
新合成材料、新合金鋼及新工藝為閥門(mén)技術(shù)的發(fā)展提供了新的發(fā)展方向。如金屬鈦，由于鈦金屬表面能生成一層牢固的鈍化膜，在許多強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中顯示出優(yōu)異的耐腐蝕性能。聚丙烯、聚碳酯、尼龍等合成材料，已廣泛用于制造化工領(lǐng)域中使用的閥門(mén)。新型密封材料柔性石墨，具有耐高溫、耐腐蝕、潤(rùn)滑等特性，可廣泛用于生產(chǎn)高溫高壓閥門(mén)。
4.3閥門(mén)研究方向
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，打破常規(guī),引入新的理念進(jìn)行設(shè)計(jì),以人為本，設(shè)計(jì)首先考慮安全可靠，其次是操作省力、簡(jiǎn)便，再者是外觀；采用新材料派生閥門(mén)產(chǎn)品，使閥門(mén)產(chǎn)品在性能及特殊用途上達(dá)到突破；探索新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料、新標(biāo)準(zhǔn)等，研制高技術(shù)含量、高參數(shù)、耐強(qiáng)腐蝕、高壽命的閥門(mén)產(chǎn)品。閥業(yè)成套水平具體呈如下發(fā)展趨勢(shì)：
（1）研制傳統(tǒng)的阻塞閥技術(shù)與控制閥多級(jí)技術(shù)的結(jié)合；
（2）研制高技術(shù)含量、高參數(shù)、高壽命、耐強(qiáng)腐蝕的閥門(mén)
（3）研制用于高粘度聚合物的組合式閥體截止閥；
（4）研制由新型密封件來(lái)降低控制氣體流動(dòng)閥門(mén)的噪聲；
（5）研制采用氧化鋯陶瓷來(lái)增強(qiáng)密封面的壽命；
（6）研制苛刻工況的噴管單向閥替代普通單向閥；
（7）研制發(fā)展城市燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組燃料煤氣切斷球閥；
（8）研制發(fā)展先進(jìn)的合成材料閥門(mén)；
（9）研制發(fā)展適于啟動(dòng)和全流量操作功能的閥門(mén)；
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主要研究?jī)?nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路
（10）研制開(kāi)發(fā)滿足地震要求的核安全閥；
（11）研制發(fā)展石化、冶金、電力用高溫高壓調(diào)節(jié)閥、減溫減壓閥；
（12）研制大型乙烯高溫裂解用高溫高壓閥；
（13）研制火電用主蒸汽隔離閥（向超臨界發(fā)展）。
5 主要研究?jī)?nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路
5.1 設(shè)計(jì)應(yīng)完成的主要內(nèi)容
（1）液壓式閘閥概況；
（2）液壓式平板閘閥結(jié)構(gòu)方案；
（3）基本參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算；
（4）液壓式平板閘閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，含液缸設(shè)計(jì)；
（5）關(guān)鍵零件強(qiáng)度校核、其中部分零件用Ansys作有限元分析。
5.2研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決方法
閘閥設(shè)計(jì)研究最關(guān)鍵的問(wèn)題是密封性能，閘板類型，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，材料選擇，強(qiáng)度計(jì)算及校核，介質(zhì)溫度考慮，填料設(shè)計(jì)，以及密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。
5.2.1閘閥密封原理
雙閘板平板閘閥：雙閘板平板閘閥的關(guān)閉件由兩塊閘板組成，中間裝有彈簧或楔式機(jī)構(gòu)。這些彈簧和楔式機(jī)構(gòu)的作用是保持與進(jìn)出口處的兩密封面滑動(dòng)接觸并產(chǎn)生密封比壓，以保證進(jìn)出口端部都能密封，屬于雙面強(qiáng)制密封。不過(guò)，中間裝有彈簧的雙閘板平板閘閥，在低壓時(shí)介質(zhì)壓力不足以克服彈簧力，是雙面強(qiáng)制密封；但在高壓時(shí)，介質(zhì)壓力可克服彈簧力，推動(dòng)閘板向出口端，就成了單面強(qiáng)制密封。兩閘板間裝有楔式機(jī)構(gòu)的，當(dāng)關(guān)閉時(shí)，楔式機(jī)構(gòu)就將兩閘板撐開(kāi)，壓緊密封面，產(chǎn)生密封比壓，關(guān)閉越緊，密封比壓越大，因此屬雙面強(qiáng)制密封。
單閘板平板閘閥：?jiǎn)伍l板平板閘閥有浮動(dòng)閥座和固定閥座兩種。浮動(dòng)閥座的平板閘閥，靠介質(zhì)壓力將其推向閘板，保證密封。還有的浮動(dòng)閥座平板閘閥的密封作用是靠每次操作時(shí)向出口的閥座面添加密封劑來(lái)達(dá)到的。為此，浮動(dòng)閥座帶有一貯槽，其
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液壓式平板閘閥設(shè)計(jì)
中加有密封劑并在其上部有一浮動(dòng)活塞，而且整個(gè)閥腔注有油脂，并由油脂將介質(zhì)壓力傳給出口儲(chǔ)槽活塞的頂部。閥門(mén)在使用時(shí)，密封劑和油脂可從外添加。每一儲(chǔ)槽的劑量約可操作100次。這種密封形式在介質(zhì)壓力高時(shí)，可達(dá)到較高的密封性能。固定式閥座的平板閘閥，靠介質(zhì)壓力把閘板推向出口密封面，達(dá)到密封，介質(zhì)工作壓力越高，密封性能越好，當(dāng)然閥座與閘板密封面的表面粗糙度值一定要小。這種平板閘閥屬單面強(qiáng)制密封。
5.2.2 材料的選擇注意事項(xiàng)
管線流體中，如果夾有較大較硬的顆粒會(huì)把閥內(nèi)件磨得粗糙不平，易產(chǎn)生塑變和擦傷。沖擊振動(dòng)會(huì)造成零件承受沖擊表面、配合表面的破壞，有時(shí)也會(huì)引起塑變和擦傷。
液體金屬，例如鈉、鉀，能夠去除金屬表面的氧化膜，在溫度≥204℃（400℉）時(shí)，極易產(chǎn)生擦傷且比較嚴(yán)重，應(yīng)仔細(xì)選擇材料，避免擦傷的發(fā)生。
防止金屬表面的塑變和擦傷的方法主要有：
（1） 零件采用硬度較高材料制成。
（2） 選用低塑變、低擦傷的配對(duì)材料。
（3） 對(duì)于相互配合的兩種零件，采用不同的材料制造。
（4） 在選用配合零件的材料時(shí)，保證配合零件材料的硬度上有5～10Rc的硬度差。
（5） 確定合理零件表面粗糙度和硬度，或者在零件表面采用特殊的覆蓋層，配合運(yùn)動(dòng)面的硬度差 。
（6） 確定合理的載荷，根據(jù)載荷選用合理的材料及強(qiáng)度。
（7） 設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)高溫下不同材料的膨脹系數(shù)認(rèn)真計(jì)算膨脹量，從而確定配合零件的尺寸，保證閥內(nèi)件工作時(shí)一個(gè)適當(dāng)?shù)牟僮鏖g隙。
5.2.3 介質(zhì)溫度的考慮
根據(jù)介質(zhì)的溫度高低，還要考慮填料函中填料可承受的溫度及執(zhí)行機(jī)構(gòu)可承受的溫度。
閥內(nèi)件、填料函結(jié)構(gòu)和使用溫度之間的關(guān)系
（1）450℉（232℃）以上，上閥蓋延伸，用較長(zhǎng)的閥蓋閥桿散熱片保持填料密封。
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完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所必須具備的工作條件及解決的辦法
（2）600℉（316℃）以上，間隙加大閥芯、閥座密封部分硬化處理。
（3）750℉（399℃）以上，所有螺紋連接的閥座將會(huì)泄漏，必須施加密封焊，防止松動(dòng)。
（4）900℉（428℃）以上，所有導(dǎo)向套、閥芯導(dǎo)向和導(dǎo)向桿須表面硬化處理，導(dǎo)向套搭接焊。
（5）1050℉（566℃）以上，表面硬化，采用整體閥座、導(dǎo)向套。
5.2.4 閥門(mén)填料設(shè)計(jì)
大部分閥門(mén)是利用填料函來(lái)達(dá)到閥桿處的密封。要達(dá)到閥桿處的有效密封，最主要的是在使用條件下，采用適當(dāng)?shù)奶盍闲问胶秃线m的填料。選擇填料材料必須考慮下列因素：
（1）填料的制作；
（2）使用壓力；
（3）使用溫度；
（4）最低溫度；
（5）填料的尺寸；
（6）閥桿材料。
特別注意的問(wèn)題是，雖然不銹鋼閥桿解決了許多機(jī)械的和化學(xué)的問(wèn)題，但通常使用石墨作潤(rùn)滑劑的填料，會(huì)使金屬產(chǎn)生“侵蝕凹坑”，它不適用于不銹鋼閥桿。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可使用云母、犧牲金屬或聚四氟乙烯來(lái)作為填料的潤(rùn)滑劑。
6 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所必須具備的工作條件及解決的方法
6.1原始數(shù)據(jù)
（1）公稱通徑：DN=350mm；
（2）公稱壓力：Class 900磅級(jí)（PN=11.95MPa）；
（3）適用溫度：≤300℃；
（4）適用介質(zhì)：水、蒸汽、油品；
（5）結(jié)構(gòu)尺寸要求：長(zhǎng)度L=700mm；全開(kāi)高度H<1600mm；
（6）液壓缸油壓：4.0MPa。
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液壓式平板閘閥設(shè)計(jì)
6.2工作條件
（1）圖書(shū)文獻(xiàn)：閘閥設(shè)計(jì)手冊(cè)，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)等工具書(shū)，與設(shè)計(jì)題目相關(guān)的中外論文及其他各種相關(guān)的紙質(zhì)或電子資料。
（2）上機(jī)條件：電腦裝有Solidworks、CAD、ANSYS等繪圖、分析軟件。
7 工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排
第1周-第2周：收集資料，并翻譯一篇不少于3000字的外文資料，閱讀文獻(xiàn)并完成開(kāi)題報(bào)告。
第3周-第4周：進(jìn)行液壓式平板閘閥的理論分析計(jì)算。
第5周-第6周：進(jìn)行液壓式平板閘閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算。
第7周-第8周：繪制液壓式平板閘閥裝配圖及主要零件圖。
第9周-第10周：液壓式平板閘閥主要零件的ANSYS分析。
第11周：撰寫(xiě)畢業(yè)論文說(shuō)明書(shū)。
第12周：制作畢業(yè)答辯PPT，完善論文，打印論文并準(zhǔn)備答辯。
8 指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)
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