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液压/弹簧蓄能驱动安全阀的有限元分析

内容来源:机械设计      浏览次数:144      更新时间:2017-09-18

                        液压/弹簧蓄能驱动安全阀的有限元分析
                                                              陆〓军
                                           南京伟业机械有限公司,江苏 南京〓211500)

    弹簧式安全阀广泛应用于石油化工、液压机械、工程机械等领域[1-5]。作为安全保护装置,安全阀可在油气井一旦出现火灾等时能够自动关闭油气井,以避免更严重的事故发生[6]。弹簧式安全阀主要由平板阀、安全阀盖、安全阀杆和促动器组成,流体介质主要流经平板阀,平板阀主要由阀体和阀板组成[7]。安全阀的可靠性研究是该领域研究的一个重点方面[4-5],其主要的研究内容为安全阀启闭时,在重大冲击载荷的作用下,安全阀的破坏、失效分析[7-8]。载荷作用下安全阀的受力分析以及应力分布是安全阀可靠性研究的基础内容,本文将分析安全阀在最大作用力下的应力分布和变形分布。
    安全阀处于关闭状态时,阀体受力最大[6]。阀体是安全阀的重要组成部件,阀体的应力分布和变形决定着安全阀的工作性能和使用寿命[9]。阀体内局部压力过大是阀体损坏的主要原因之一,另外在内压力作用下,过大的局部变形导致磨损加剧,也是影响阀体使用寿命的决定因素[6]。本文利用COMSOL模拟软件对阀体进行了有限元分析,模拟结果显示了阀体在实际工况下的应力和变形分布规律,提出了相应的降低最大应力和减小最大变形量的方法,目的旨在将该安全阀的安全系数
提高到1.5以上,将其最大变形量约束在0.1mm

左右。

1〓均匀内压作用下安全阀的有限元分析
1.1〓有限元分析前处理
本文以某公司生产的SSV130-140液压/弹簧蓄能驱动安全阀为分析对象,其结构如图1所示。首先在Pro/Engineer中建立了阀体的三维几何模型,然后导入到有限元模拟软件COMSOL Multiphysics中。COMSOL Multiphysics优势在于其基于完善的理论基础,

利用附加的功能模块,整合了丰富的算法。

〖TP31901.TIF,+45mm〗〖HT5”K〗〖JZ〗图1〓安全阀三维结构整体与半剖视图

1.2〓理论建模验证
对于外半径为a、内半径为b的长厚壁圆筒,其内壁和外壁受力分别为p1和p2,当p1≠0、p2=0
〖CDF35mm〗

作者简介:陆军(1959—),男,江苏南京人,南京伟业机械有限公司工程师,主要研究方向为机械设计。




(文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289)

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