應用有限元分析軟件建立平面型非金屬閥瓣截止閥密封副的簡化模型，對變操作工況下密封副的接觸應力分布和變形情況進行分析。對比相同工況下不同結構閥瓣的接觸應力分布和位移變化的差異，比較其性能，并采用試驗進行驗證。結果表明: 密封接觸面上應力分布關于密封面中徑呈對稱分布，在接觸面內外徑處應力最大，并從兩端向密封面中徑方向減小。閥瓣結構中，密封墊徑向有約束的閥瓣較密封墊徑向無約束的閥瓣密封性能好。

　　截止閥作為最重要的截斷類閥門之一，廣泛應用于工業生產中。閥門在管路中起著調節介質流量和壓力、改變介質流向及切斷介質通路等重要作用，因此，真空技術網(http://bjjyhsfdc.com/)認為閥門密封性能非常關鍵。截止閥的密封是通過對閥桿施加扭矩，閥桿在軸向方向上向閥瓣施加壓力，使閥瓣密封面與閥座密封面緊密貼合，阻止介質沿密封面之間的縫隙泄漏。

　　影響閥門密封性能的因素主要包括工況條件、操作條件、密封副結構等幾方面。陳國順分析了影響閥門密封副密封性能的相關因素及影響規律，并針對這些影響因素提出了實現密封的解決辦法。宋強和王秋俠等提出了一種閥瓣帶有雙導向環，閥瓣能夠相對于閥桿轉動的改進結構。趙忠奎提出了一種截止閥閥桿、閥瓣的改進結構，在閥瓣小端內孔底面上保留錐孔，這種結構使密封副密封載荷分布更為合理。趙俊芳對密封墊的嵌入形式進行了反復的改進，當介質流量較大流速較高時，密封墊不會出現脫落，在反復啟閉時不會失效。袁菊霞和張海亮分析了超高壓截止閥的密封機制，發現密封面寬度隨軸向力的變化是非線性關系，并對超高壓截止閥密封副材料的選用提出了建議。

　　本文采用有限元分析方法對兩種不同截止閥密封副形式的模型進行了分析，比較其密封性能，并設計了實驗，進行實驗驗證。

1、有限元分析模型建立及參數設定

　　在研究截止閥密封泄漏特性時，擬采用密封副基本形式相同而閥瓣結構不同的兩種密封副結構，按照結構形式的不同，將閥瓣分為A、B 兩種結構類型，如圖1 所示，其中A 型為密封墊徑向無約束的閥瓣，B 型為密封墊徑向有約束的閥瓣。2 種閥瓣的金屬和非金屬部分材料均相同，分別為S30408 和Fs-46。采用有限元分析時對密封副做了一定的簡化，簡化后的密封副結構如圖1 所示。截止閥密封副結構基本尺寸如表1 所示。

圖1 截止閥密封副簡化模型

表1 密封副尺寸

　　由于兩種形式閥瓣密封副的幾何形狀和邊界條件均具有軸對稱性，故采用軸對稱模型，取閥瓣密封面截面的1 /2 建立模型，閥瓣和閥座網格大小分別為0. 1 和0. 2，網格單元類型采用CAX8，在閥座與閥瓣之間設置接觸模型，在閥瓣非金屬密封面法向上依次施加1、4、7、10 MPa 的介質壓力均布載荷，而在閥瓣金屬部分法向上施加相應閉合力載荷，閉合力載荷如表2 所示。

表2 閉合力載荷

　　以A 型閥瓣為例，密封副有限元模型如圖2 所示。

圖2 密封副有限元模型

2、結論

　　密封非金屬密封墊在密封接觸面以內和以外區域應力分布較為均勻，密封面上應力分布關于密封面中徑呈對稱分布，在接觸面內外徑處應力最大，并從兩端向密封面中徑方向減小。