基于SolidWorksSimulation有限元分析軟件，對軌道式球閥密封比壓進行了數值求解分析，得出了密封面密封比壓分布規律曲線，可以此作為閥門密封性能驗算和確定閥門執行機構規格的技術依據。軌道式球閥在動作中具有密封面無磨損的特點，且具有良好的密封性能，可實現硬密封零泄漏，主要應用于要求使用壽命長且需嚴格密封的場合。

　　目前，在國內煤化工項目中，液氮洗單元普遍選用軌道式球閥，每個液氮洗單元需要軌道式球閥10余臺。長期以來，國內市場上基本為進口產品，價格非常昂貴，售后不及時，出現故障得不到及時維修，用戶損失較大。為此，軌道式球閥的國產化受到國內用戶和閥門生產廠家的極大關注。

1、軌道式球閥的結構及工作原理

　　氣動金屬硬密封軌道式球閥由閥體、閥蓋、球體、閥桿、耳軸軸套、銷軸、閥桿軸套、導向銷釘及氣動執行器等零部件組成，如圖1所示。

　　工作原理：氣動執行器輸出軸在氣源壓力作用下上下移動，當氣動執行器輸出軸向上移動，帶動閥桿上升，此時導向銷與閥桿上的螺旋槽直行程段限制閥桿只作上升運動，閥桿下部斜面與銷軸配合，使球體先向左偏移角度，密封副脫離。閥桿繼續上升，導向銷與閥桿螺旋槽配合，使閥桿作90°轉動。這時閥桿下部扁面與銷軸配合，帶動球體作90°旋轉后，閥門開啟。反之，當氣動執行器輸出軸下移，帶動閥桿下降，此時導向銷與閥桿的螺旋槽配合，使閥桿作90°轉動，閥桿下部扁面與銷軸配合，帶動球體作90°轉動后，球體密封面對正閥座密封面。閥桿繼續下降，這時導向銷限制閥桿只作下降運動，閥桿的下部斜面與銷軸配合，產生楔緊力，帶動球體壓緊閥座，閥門關閉。閥桿仍可繼續下降，對密封面繼續施加強制密封力。

1-閥體;2-閥座;3-球體;4-球體銷軸;5-閥蓋;6-下閥桿軸套;7-上閥桿軸套;8-填料;9-填料壓套;10-填料壓板;11-閥桿導銷;12-閥桿;13-氣動執行器輸出軸;14-支架;15-氣動執行器

圖1 氣動金屬硬密封軌道式球閥結構

　　軌道式球閥的密封性能是評價閥門性能的重要指標。因軌道式球閥的密封由閥桿對球體局部的楔緊力來實現，導致密封面密封比壓分布不均勻，致使真實密封比壓難以描述和計算。本文基于SolidWorksSimulation有限元分析軟件，對軌道式球閥密封比壓進行了數值分析，實踐表明，該方法分析過程簡便，計算結果可較準確地反映實際受力情況。

3、結語

　　(1)利用SolidWorksSimulation軟件，對軌道式球閥進行密封比壓數值分析，得到的結果顯示，密封比壓沿密封面圓周方向分布不均勻，在同一截面沿縱向分布也不均勻，且得到的曲線分布規律符合閥門密封面實際受力情況。通過試驗證明，采用該分析方法選取或設計執行機構，滿足閥門零泄漏的密封要求，因此，該分析方法合理、結果準確。該設計和分析方法同樣可以為其他機械產品設計和分析提供借鑒，具有一定的工程實用價值。

　　(2)通過對重點區域進行分析，繪制密封比壓應力分布曲線，使設計人員更加直觀地掌握密封面內部受力情況，從而全面地對產品進行評估，更加合理地選取或設計執行機構的規格。

　　本文采用的數值分析方法，改變了傳統設計理念，尤其適用在實際受力過程無法用理論精確計算的場合�；�于SolidWorksSimulation的有限元分析方法，可以優化工作流程，大幅度縮短產品設計周期尤其是新產品的研發周期，降低設計成本，提高機械產品的綜合性能，對促進煤化工專用閥門的發展有重要意義。