应用Solid Works对大口径蝶阀工厂试验进行改进

贾世林　兑亚贞

摘要：本文介绍了应用SolidWorks软件，对大口径蝶阀试验过程中的变形进行分析，结合工厂试验，对试压盲板结构进行改进，从而大大减小大口径蝶阀工厂试验过程中的变形，为其他大口径阀门在工厂试验提供参考。

关键词：SolidWorks；大口径蝶阀；刚度；变形；试压盲板

0引言

近年来，随着我国城市化建设的发展，大口径的蝶阀在城市供水和污水处理中被大量的应用，阀门制造企业也越来越多地接到大口径蝶阀的订单。但最终进行工厂试验的时候，由于阀门在试压的时候变形量较大，严重影Ⅱ向了阀门的密封性能。为了减小大口径阀门在工厂试验时的变形，除了对阀体自身的刚度进行改进，对试压盲板的结构进行改进也十分必要。

1大口径蝶阀

早期的蝶阀设计由于没有分析软件，在设计的时候，往往根据《阀门设计手册》和经验进行设计，且在设计时，无法对阀门最后在工厂试验时的变形作出比较准确的估算。所以在设计时，为了保证阀门的安全性及一次试验通过率，阀门往往设计的比较笨重。特别是大口径的阀门，如果也这样设计，其成本就会大大提高。

Simulation是SolidWorks公司推出的一套有限元分析软件。它作为嵌入式分析软件与SolidWorks无缝集成。运用Simulation，普通的工程师就可以进行工程分析，并可以迅速得到分析结果，从而最大限度地缩短了产品设计周期，降低测试成本，提高产品质量，加大利润空间翻。这就对我们设计阀门，特别是大口径的阀门提供了很好的技术支撑。

郑州市郑蝶阀门有限公司2015年接到一个DN2500PNl6的大口径软密封蝶阀订单，阀门的结构长度为法兰长系列，在设计初期，我们就利用SolidWorks软件对阀门的性能进行了分析，且在设计时，我们也通过采用给阀体增加环筋和横筋来对阀体自身的刚度进行增强。阀体的三维模型如图1所示。

由于阀门口径较大，无法在试压机上进行试验，所以我们在对阀门进行应力分析的时候，不能简单地对阀体两侧的法兰面进行固定约束。我们在分析的时候，必须和工厂密封试验时候的约束方法一致。

密封测试是阀体和蝶板以装配体的形式和试压盲板进行连接，但由于阀门要求双向密封测试，所以，工厂在密封测试分析的时候，试压盲板必须安装两次，即密封部位一侧和非密封部位一侧。SolidWorks分析的时候对试压盲板的远端面进行固定约束即可对阀门进行密封测试。由于反向密封测试更容易泄露，所以，我们在利用SolidWorks软件进行分析的时候，仅分析反向密封试验即可。

常规试压盲板的三维模型如图2和图3所示。

根据我们上面的分析，我们将阀体、蝶板和试压盲板作为一个装配体进行反向密封试验，分析结果如图4所示。

从图4中，我们可以看出红色部位变形最大，为3.5mm，即直径变形可达7mm。而工厂在实际进行密封测试时，我们现场进行了测量。测量结果同样显示此部位变形最大，为9mm（直径），鉴于我们分析模型的约束和真实约束有一定的误差，网格划分对结果也有一定的影Ⅱ向，所以我们认为SolidWorks对此次分析结果来说是比较准确的。

但是此结果对于DN2500 PNl6的大口径软密封蝶阀是不可以接受的。因为这样大的变形，橡胶自身的压缩变形不足以补偿来达到密封比压。从事阀门设计行业的人往往会由于思维惯性，考慮可能是由于阀门自身的刚度有问题。可事实却是根据现有的结构和设计，阀体和蝶板的自身刚度并没有问题。最重要的是阀门已经装配完毕，从新设计结构已经不现实。

所以我们必须跳出惯性思维，由于阀门试验是一个整体，这个整体就包括阀门自身，还有试压盲板。于是我们就考虑对试压盲板的结构进行刚度改进。

刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力，是材料或结构弹性变形难易程度的表征。刚度与物体的材料性质、几何形状、边界支持情况以及外力作用形式有关。在本次阀门的工厂试验分析中，试验对象的边界支持情况和外力作用形式是无法改变的，材料也是无法变更的，所以我们只能对其几何形状进行改进。

改进后的试压盲板模型如图5所示。

从图5中，不难看出，我们在原来的试压盲板法兰面增加了一块中间带孔的板，来增强试压盲板自身的刚度。我们继续用SolidWorks进行分析，结果如图6。

改进之后，我们从图6可以看出最大变形为2.2mm，直径方向最大变形为4.4mm，工厂实际密封试验测量的变形为5mm（直径）。直径方向的变形率为千分之二，这个程度的变形对于软密封蝶阀而言还是可以接受的。

试压盲板的改进多种多样，笔者仅用了其中的一种作为样本来进行了对比分析。有兴趣的朋友可以按照自己的想法对试压盲板进行结构改进。

3结论

小口径低压力的阀门进行工厂试验时，常规的试压盲板就可以，其主要原因是阀门的变形量不大。大口径的阀门自身的变形量较大，即使我们已经对阀体和蝶阀的刚度进行了增强，但在工厂试验的时候，如果不对试压盲板进行结构改进，也会因为变形太大造成泄漏。我们通过对试压盲板的结构进行改进，大口径蝶阀在工厂密封试验时的变形可以大大降低。这对其他大口径阀门的工厂试验，特别是要求变形量很小的硬密封阀门，提供了很有意义的参考。endprint