閥門(mén)支架截面力學(xué)特性探討及CAD應(yīng)用
1、概述
閥門(mén)強(qiáng)度計(jì)算是驗(yàn)證設(shè)計(jì)安全性的理論依據(jù),針對(duì)不同類型的閥門(mén),其強(qiáng)度計(jì)算主要有殼體(閥體、閥蓋)計(jì)算、閥桿計(jì)算、中法蘭計(jì)算、螺栓計(jì)算、密封比壓力驗(yàn)算和支架危險(xiǎn)截面計(jì)算等。但閥門(mén)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,品種繁多,功能各異,致使各部件的受力情況不同,給相關(guān)的推導(dǎo)計(jì)算帶來(lái)困難。另外我國(guó)沒(méi)有專用的關(guān)于閥門(mén)計(jì)算方面的標(biāo)準(zhǔn),因此只能參照一些閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行計(jì)算。本文針對(duì)文獻(xiàn)〔1〕中給出的幾處值得商榷的閥門(mén)支架計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo),以分析其正確與否。并介紹CAD軟件在閥門(mén)部件設(shè)計(jì)計(jì)算中的應(yīng)用。
2、分析計(jì)算
在參考文獻(xiàn)〔1〕中,第396頁(yè)的表4 - 29 (下稱原表)列出6種截面特性,其中第3、4、5種的截面系數(shù)Wx 和Wy 的表述出現(xiàn)混淆,應(yīng)改為Wx=Ix/y1,Wy=Iy/x1〔2〕。
截面對(duì)于不同點(diǎn)和軸的慣性矩各不相同,一般只有通過(guò)特定點(diǎn)、特定軸的慣性矩才具有工程計(jì)算價(jià)值。這樣的點(diǎn)一般為形心,軸一般是主慣性軸,而通過(guò)形心的主慣性軸(即形心主慣性軸)截面對(duì)于坐標(biāo)軸的慣性積為0,并且在所有平行軸中的慣性矩最小。
原表x軸都是對(duì)稱軸,坐標(biāo)軸相互垂直且通過(guò)形心,可見(jiàn)所給Ix 和Iy 應(yīng)該都是形心主慣性矩。但經(jīng)過(guò)計(jì)算,原表截面5 (圖1)對(duì)過(guò)圓心O的y軸慣性矩Iy 為
4、結(jié)語(yǔ)
CAD軟件一般不受圖形或數(shù)值復(fù)雜程度的限制,只要正確建模和操作無(wú)誤都能很快給出計(jì)算結(jié)果。所以靈活運(yùn)用CAD軟件相關(guān)功能,即可完成大量復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,新材料不斷誕生,高精度加工設(shè)備和先進(jìn)技術(shù)不斷涌現(xiàn),完備的檢測(cè)測(cè)驗(yàn)手段不斷采用和法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)的不斷更新,閥門(mén)工業(yè)也將取得更大的進(jìn)步。
參考文獻(xiàn)
〔1〕 楊源泉. 閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)〔M〕. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1992.
〔2〕 中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì). 火力發(fā)電設(shè)備技術(shù)手冊(cè)〔M〕. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1998.
〔3〕 GB /T 12234 - 2007,石油、天然氣工業(yè)用螺栓連接閥蓋的鋼制閘閥[S].
〔4〕 劉鴻文. 材料力學(xué)〔M〕. 北京:高等教育出版社, 1998.