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介紹球閥閥桿的疲勞設計原理
2020/12/5
介紹了嚴苛工況下頻頻啟閉的球閥閥桿疲憊剖析規劃辦法。
1、概述
在煤化工和多晶硅等生產體系的管線中，壓力高，且交互改變，閥門敞開次數頻頻，需求長時間多次循環啟閉運轉。閥門全行程快速開關時間敏捷，簡單構成閥門的失效，對閥門的各項功能提出了嚴峻的考驗。慣例靜載下測定的屈從強度規劃準則不能作為唯一的強度指標，有必要考慮相關的疲憊規劃準則。本文以球閥閥桿為例討論疲憊剖析規劃辦法。
2、剖析
在交變壓力作用下，即便零部件應力低于屈從強度，但長時間反復作用后，也會發作突然開裂，即便是塑性較好的資料，在開裂前也沒有明顯的塑性變形，該現象即為疲憊失效。金屬結構不會因為應力交變而發作改變。從微觀組織結構剖析，在足夠大的交變應力下，金屬中位置最不利或最弱的晶體，沿最大剪應力方向構成滑移帶。滑移帶開裂構成微觀裂紋，在構件外形突變( 圓角、切斷、溝槽) 或外表切痕或者資料內部不均勻性及其缺陷部位，也會由于較大的應力集中引起微觀裂紋。渙散的微觀裂紋經過集聚，構成宏觀裂紋。已經構成的宏觀裂紋在交變應力作用逐步擴展，隨應力水平的高低時而持續時而阻滯，此即為裂紋的擴展進程。即便該進程是緩慢的，并且是不連續的，但隨著裂紋的擴展，構件外表逐步削弱，削弱到一定極限，部件便突然開裂。許多零部件損壞是由于疲憊失效引起的。當構件應力不超越某一極限值，承受的循環次數能夠無限添加，即構件能夠經歷無限次循環而不出現疲憊，該交變應力的極限值即為疲憊極限或持久極限
3、結構改善為了有效進步閥桿的疲憊強度，改善了閥桿結構.
(1) 完全避免慣例鍵槽組織、孔、缺口和軸肩，閥桿端部銜接改用潤滑的矩形結構，軸肩過渡部位選用盡量大的圓角過渡，加工過渡處設置減荷槽和退力槽，有效降低應力集中，進步閥桿疲憊強度。
(2) 進步閥桿外表質量，閥桿的最大應力發作于表層，疲憊裂紋也經常在表層發作，加工進程中杜絕外表加工的刀痕和擦傷等，防止應力集中降低疲憊極限。選用高強度沉淀硬化不銹鋼，外表噴涂高硬度硬質合金后再磨削加工，硬度達60HRC，再進一步利用專用設備，機械滾壓構成高質量的外表加工， 外表粗糙度達Ra0. 4μm，還使表層構成預壓應力，削弱簡單引起裂紋的工作拉應力，保證充分發揮高強度的功能，明顯進步構件的疲憊極限。
(3) 在閥桿兩頭設置兩處支撐軸承，減小閥桿徑向擺動，減輕非平衡載荷，有效進步閥桿運轉穩定性，保證閥桿長周期運轉。
(4) 階梯形閥桿，大頭端置于閥體內腔，小頭端伸出閥體外部，一旦閥桿發作破壞，危險截面位于閥體外，為體系供給安全保證。
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