閥改造-設(shè)計步驟及參數(shù)選擇
閥設(shè)計步驟及參數(shù)選擇
1.設(shè)計依據(jù)
（1）工況條件以公稱直徑為DN50mm的調(diào)節(jié)閥為例，額定調(diào)壓范圍0.2~0.8MPa，溫度：40℃。
（2）原閥的設(shè)計理論。
（3）力平衡原理。
（4）改造閥的可維修性。
（5）原閥的結(jié)構(gòu)。
2.設(shè)計程序
（1）根據(jù)該閥的工作原理及安裝方式，新改造的閥外形及工作原理同以前相似。
（2）根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)，合理選用閥體材質(zhì)，選用該材質(zhì)完全能滿足該閥的使用要求。
（3）調(diào)壓范圍的確定
原調(diào)壓范圍定為0.2~0.8MPa，為使整個閥體安裝過程中彈簧力不影響安裝，即彈簧自由狀態(tài)小于彈簧座與動環(huán)之間最大距離，設(shè)計時將范圍底限0.2MPa降至0，這樣并不影響整個閥的工作，而且組裝閥時也比較省力。
（4）基本結(jié)構(gòu)的確定
閥內(nèi)存在兩個端面，閥本身有出口和入口接在泵上，閥本身使端面貼合的力由彈簧提供，彈簧力的調(diào)節(jié)由調(diào)整螺栓調(diào)節(jié)。
以將該閥設(shè)計為可拆卸更換端面式為設(shè)計思路，將原整體閥改為兩部分，用螺栓聯(lián)接在一起，以定位銷定位，保證出入口兩法蘭平面度，閥兩部分結(jié)合處安裝閥內(nèi)端面，端面與閥體間安裝密封圈（材質(zhì)聚四氟乙烯），既可防止入口壓力高將端面壓出，又增加了端面的浮動性，使閥工作時兩端面間為柔性接觸，密封更可靠。
運動端面靠導(dǎo)向柱導(dǎo)向，導(dǎo)向柱和動環(huán)之間用螺紋聯(lián)接，維修時將導(dǎo)向柱卸下，可以直接研磨端面進(jìn)行修復(fù)。導(dǎo)向柱螺紋尖端做成尖角，旋緊后以尖角鎖緊，防止泵振動過程中將導(dǎo)向柱振松。
（5）端面位置的確定
因本閥出入口位置已確定，法蘭位置一定要在兩口之間，才能保證端面在兩口之間，為使螺栓聯(lián)接方便，盡量把法蘭設(shè)在兩口中間，同時為了使彈簧有更大的使用空間，盡量把端面靠近入口。
3.主要結(jié)構(gòu)的幾何尺寸確定及技術(shù)要求
（1）端面寬度
為使兩端面間接觸面積盡量減小，使雜質(zhì)壓在端面間的機會減小，又讓端面受壓強不至于太高，端面寬度取b=3mm。
（2）端面尺寸
確定根據(jù)原閥體外形尺寸大小，新設(shè)計閥體不能大于原閥體，否則安裝時可能和泵外接管線干涉，去掉閥體壁厚及法蘭空間，端面尺寸基本確定在φ58.5mm以內(nèi)。為減少介質(zhì)在端面附近沉積，端面附近設(shè)計成大倒角尺寸以減少介質(zhì)沉積，初步確定尺寸為φ36mm×φ30mm。
（3）確定閥調(diào)壓范圍內(nèi)壓力調(diào)節(jié)范圍
端面受壓面積：
式中S--端面面積，單位為mm2；
R--端面半徑，單位為mm。
最大彈簧力（閥受壓0.8MPa時端面應(yīng)受閉合力）：
F1=pS=0.8×1017=813.5N
式中F1---最大彈簧力，單位為N；
p---閥體最大壓力，單位為MPa。
即該閥正常工作時額定壓力調(diào)整范圍為0~813.5N。
（4）設(shè)計彈簧
長度：總長應(yīng)小于或等于閥內(nèi)彈簧空間才能使安裝時螺釘聯(lián)接省力，經(jīng)計算，L≤108mm。
最大工作長度：f應(yīng)小于閥帽內(nèi)空間（去除兩端螺釘頭和螺母），經(jīng)計算，f≤33mm。
外徑：整根彈簧應(yīng)能裝在閥體內(nèi)，所以φ外<φ58.5，暫時設(shè)定中徑D2=45mm
①選取材料和許用應(yīng)力
屬一類彈簧，材料選用0Cr17Ni14Mo2，由《機械設(shè)計手冊》表30.2-4查得τp=324MPa。
②求彈簧鋼絲直徑
按《機械設(shè)計手冊》彈簧設(shè)計用公式（30.2-6）
查《機械設(shè)計手冊》彈簧設(shè)計用圖30.2-4得C=7.4；
③求有效圈數(shù)
按《機械設(shè)計手冊》彈簧設(shè)計用公式30.2-5
按《機械設(shè)計手冊》彈簧設(shè)計用公式30.2-5
④計算其余尺寸參數(shù)
總?cè)?shù)n1=n+1.5=6
最大工作載荷下的變形量
壓并載荷及壓并變形量根據(jù)彈簧工作區(qū)應(yīng)在全變形量20%~80%的條件，取f1=0.8fb，則
表明f1滿足工作區(qū)的條件。
壓并高度Hb=（n1-0.5）d=（6-0.5）×6=33mm
自由高度H0=Hb+fb=33+33=66mm
節(jié)距
螺旋角
γ=5.13°，滿足5°~9°的要求，彈簧設(shè)計完成。
4.主要參數(shù)
本閥主要工作原理是當(dāng)出入口介質(zhì)壓差與彈簧壓力之合力波動時，由彈簧控制端面間力大小，所以只要控制彈簧力合適，就可使閥正常工作。即只要控制A尺寸大小（見圖2）就可控制整個閥的工作。
根據(jù)公式p=FS=Δlks得
由此計算各壓力范圍時A尺寸大小。
