本文阐述了PN614MPa DN50mm
电液驱动球阀的工作原理、用途、性能和设计计算。
一、概述
PN614MPa DN50mm电液驱动
球阀可广泛用于高自动化程度的企业中, 用于介质远距离遥控输送的各种管道上。该阀动作平稳, 启闭迅速。当球阀的阀杆转动时, 固定在阀杆上的凸轮, 将使微动开关断开或接通电源。球阀处于全开或全关的位置时, 将有电信号反馈回控制室, 操作人员可准确掌握球阀是处于开启或者关闭状态。
图1 电液驱动球阀
| 1、左阀体 |
6、O 形圈 |
11、压缩弹簧 |
16、放泄螺钉 |
| 2、凸轮 |
7、球体 |
12、滑阀套 |
17、电磁铁 |
| 3、触头 |
8、阀座 |
13、滑阀阀体 |
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| 4、微动开关 |
9、右阀体 |
14、液压缸 |
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| 5、阀杆(带齿轮) |
10、滑阀芯 |
15、齿条(带活塞) |
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二、工作原理 PN614MPa DN50mm 电液驱动球阀(图1)是由
电磁阀和液压油驱动工作。当电磁铁通电时,吸铁动作, 驱动滑阀芯左移, 液压油从A 口进入,驱动液压缸中带齿条的活塞右移, 推动带齿轮的阀杆逆时针转动45°, 球阀开启, 液压缸右侧的液压油从B 口回油。当电磁铁断电时, 吸铁失去吸力,滑阀芯在压缩弹簧的作用下, 向右移动, 液压油从B 口进入, 推动液压缸中带齿条的活塞左移, 推动带齿轮的阀杆顺时针转动45°, 球阀关闭, 液压缸左侧的液压油从A 口回油。当电动装置失灵或电液驱动球阀进行调试时, 可手动操作。手动前, 松开放泄螺钉, 进行泄压。
三、电磁滑阀设计
滑阀是电液驱动球阀实现动作平稳和启闭迅速的关键。滑阀阀芯与阀套的配合间隙必须控制在0103～0107mm , 漏油量控制在< 3cm3/ min , 滑阀套上4 个小油孔(图2) 的截面积之和应等于或大于滑阀进油孔( Ф3mm) 的面积。
四、球阀的设计 4.1、壁厚
电液驱动球阀的阀体设计为圆筒式, 其壁厚SB 的计算式为
式中 P ———设计工作压力,MPa
DN ———阀体中腔最大内径,mm
[σL ] ———许用拉应力,MPa
C ———铸造偏差和介质腐蚀裕量,mm
4.2、阀杆启闭力矩 电液驱动球阀阀杆的启闭力矩MF 的计算公式为
式中
MQF ———球体与阀座的摩擦力矩,N ·mm
MFT ———阀杆与O 形圈的摩擦力矩,N ·mm
MFC ———阀杆凸肩与压盖的摩擦力矩,N ·mm
Dmp ———阀座密封面平均直径,mm
P ———设计工作压力,MPa
fm ———球体与阀座的摩擦系数
R ———球体半径,mm
φ ———阀座与球体的切点与球体中心的连线和通径的中心线之间的夹角, (°)
dF ———阀杆平均直径,mm
hT ———阀杆与O 形圈接触面的总高度,mm
fT ———阀杆与O 形圈的摩擦系数
QF ———阀杆轴向压力,N
d1 ———阀杆直径,mm
fc ———阀杆凸肩与压盖的摩擦系数
dp ———阀杆凸肩的平均直径,mm
五、液压传动机构设计 电液驱动球阀液压传动机构由液压缸、带齿条活塞和齿轮组成。阀杆的启闭力矩确定之后,选择液压传动机构齿轮的模数和节圆直径, 可以计算出活塞的直径,其计算式为
式中
D ———活塞直径,mm
P ———设计工作压力,MPa
d2 ———齿轮节圆直径,mm
六、结论
随着工业自动化的高速发展, 可远距离摇控的电液驱动球阀的应用将会越来越广泛。
参考文献：
〔1〕杨源泉.
调节阀设计手册〔M〕. 北京: 机械工业出版社,1992.
〔2〕机械设计手册, 第三版, 第二、四卷〔M〕. 北京: 化学工业出版社, 1994.
〔3〕章华友等. 球阀设计与选用〔M〕. 北京: 科学技术出版社,1994.
