4.El análisis de elemento finito de sellado
La fuerza real de la pieza de trabajo se puede simular por computadora y se puede analizar su desplazamiento, tensión y deformación. Los métodos de análisis comúnmente utilizados incluyen el análisis de simulación de elementos finitos por computadora y el análisis de simulación de fluidos. La deformación elástica de la esfera y asiento de válvula deválvulas de bola con asiento metálicose estudió utilizando los dos métodos de análisis.
4.1El análisis de la simulación de elementos finitos
4.1.1Modelos simplificados
Antes del análisis de elementos finitos, primero se simplifica el modelo según las características de tensión y deformación.
(1) La rigidez del cuerpo de la válvula es muy grande y la deformación es muy pequeña, por lo que se omite el análisis estructural del cuerpo de la válvula.
(2) La esfera está fijada por los ejes superior e inferior. Se supone que los ejes superior e inferior son suficientemente rígidos y se omiten las estructuras de los ejes superior e inferior.
(3) El resorte, la junta tórica y el anillo de sellado de grafito no tienen ningún efecto sobre el contacto entre la bola y el asiento de la válvula y pueden omitirse.
El modelo simplificado se muestra en la Figura 2. Dado que la esfera está en un estado fijo, se puede analizar por separado. Sin embargo, el asiento de la válvula está flotando, lo que no es adecuado para un análisis independiente. El análisis combinado de la esfera y el asiento de la válvula se acerca más a la situación real, por lo que los componentes de la esfera y el asiento de la válvula se analizan por separado.
Figura 2 Modelos simplificados
4.1.2El análisis de la esfera.
(1) Cree un nuevo ejemplo y seleccione el análisis de tensión estática.
(2) Rejilla de división. Seleccione una malla basada en la curvatura, y el uso de un tamaño de elemento variable para generar una cuadrícula es propicio para obtener resultados precisos para características diminutas. Cuanto mayor sea la densidad de la cuadrícula, más precisos serán los resultados. Sin embargo, la división de la red y el tiempo de solución son más largos, y los requisitos para la configuración de la computadora también son más altos. El tamaño del modelo de este ejemplo es pequeño, por lo que se utiliza una cuadrícula de alta precisión. Para modelos a gran escala, se recomienda utilizar gridding con densidad media consentida en el software.
(3) Para el material de aplicación, el material de matriz de esfera es A182 F304.
(4) Agregue una carga y aplique una presión de 42MPa a todas las partes en contacto con el medio.
(5) Agregue un accesorio, y el accesorio está configurado para fijarse en la superficie de apoyo de los orificios del eje superior e inferior, lo que está en línea con la situación real.
Los resultados del análisis estático de la esfera se muestran en la Figura 3. Se puede ver a partir de los resultados del análisis que la tensión se concentra en la posición del orificio del eje superior. La tensión máxima excede el límite elástico. La tensión esférica es pequeña. Se produce una deformación elástica, que es desigual. La deformación máxima ocurre en la posición horizontal de la boca esférica y la cantidad de deformación es de aproximadamente 0,01805 mm.
(a) El análisis del desplazamiento de la esfera
(b) El análisis de la tensión de la esfera.
Figura 3 El análisis de elementos finitos de esferas
4.1.3El análisis estático de bolas y asientos de válvulas.
(1) Cree un nuevo ejemplo y seleccione el análisis de tensión estática.
(2) Las reglas de división de cuadrícula son las mismas que las del análisis estático de esfera.
(3) Para el material de aplicación, el material base de la esfera y el asiento de la válvula es A182 F304, ignorando la segunda capa del sello.
(4) Configure la conexión. Seleccione el par de sellado para configurar el contacto global. No hay penetración y el coeficiente de fricción es 0,25.
(5) Agregue carga, presión de 42MPA a todas las partes en contacto con el medio y la fuerza del resorte de 1100N al asiento de la válvula.
(6) La forma de agregar accesorios es la misma que la del análisis estático de esfera.
Los resultados del análisis de la combinación de la bola y el asiento de la válvula se muestran en la Figura 4. En la figura se puede ver que la tensión se concentra en la posición del orificio del eje en la esfera, y la tensión máxima supera el límite elástico. ; la tensión esférica es pequeña, lo que resulta en una deformación elástica y la deformación es desigual. La deformación de la posición horizontal de la boca esférica es de 0,02116 a 0,02151 mm, y la deformación de las posiciones superior e inferior es de 0,01155 a 0,01639 mm. La tensión en el asiento de la válvula no supera el límite elástico y también se produce una deformación elástica; la deformación de la posición horizontal de la superficie de sellado es de 0,03571 a 0,03635 mm. La deformación de las posiciones superior e inferior es de 0,02973 a 0,04044 mm; la deformación elástica del asiento de la válvula puede compensar la deformación elástica de la esfera para lograr el sellado.
(a) El análisis de esfuerzos de secciones horizontales de esferas y asientos de válvulas.
(b) El análisis de esfuerzos de secciones verticales de esferas y asientos de válvulas.
(c) El análisis de desplazamiento de secciones horizontales de esferas y asientos de válvulas.
(d) El análisis de desplazamiento de secciones verticales de asientos de válvulas de arena esférica.
Figura 4 Resultados del análisis de bolas y asientos de válvula
4.2El análisis de la simulación de fluidos.
El análisis de simulación de fluidos consiste en analizar la pieza de trabajo cargando la carga de fluido. Debe combinarse con una esfera y un asiento de válvula para formar un espacio que pueda contener fluido.
(1) Coloque la guía. Establezca el medio en agua o gas y establezca parámetros como la densidad.
(2) Cree una cubierta para formar un espacio confinado.
(3) Establezca las condiciones de contorno y establezca el tamaño y la dirección de la presión media.
(4) Establecer metas.
(5) Correr.
(6) Exportar los resultados a la simulación.
(7) Cree un análisis de estrés de simulación.
(8) Ajuste el material.
(9) Configure la búsqueda automática de grupos de contacto.
(10) Los ajustes de los dispositivos son los mismos que los del análisis estático de esfera.
(11) Agregue una carga y seleccione el efecto de flujo guardado.
Los resultados del análisis de simulación de fluidos se muestran en la Figura 5. La tensión se concentra en la posición del orificio del eje en la esfera, y la tensión máxima supera el límite elástico; la tensión esférica es pequeña, lo que resulta en una deformación elástica y la deformación es desigual. La tensión en el asiento no excede el límite elástico y también se produce una deformación elástica. La deformación de la posición horizontal de la superficie de sellado es de 0,02218 a 0,02284 mm, y la deformación de las posiciones superior e inferior es de 0,01991 a 0,02408 mm; la deformación elástica del asiento de la válvula puede compensar la deformación elástica de la esfera para lograr el sellado.
(a) Análisis de tensión de la sección horizontal de la combinación de esfera y asiento de válvula
(b) Análisis de tensión de la sección vertical de la combinación de esfera y asiento
(c) Análisis de desplazamiento de la sección horizontal de la combinación de esfera y asiento de válvula
(d) Análisis de desplazamiento de la sección vertical de la combinación de esfera y asiento de válvula
Figura 5 Resultados del análisis de simulación de fluidos
5.Conclusión
El análisis de simulación de elementos finitos y el análisis de simulación de fluidos se utilizan para analizar la esfera de la válvula de bola de muñón con asiento de metal y el ensamblaje de la esfera y el asiento de la válvula. Los resultados del análisis son ligeramente diferentes debido a los diferentes ajustes de los parámetros, pero la tendencia de los resultados del análisis es consistente. Para la fuga causada por la deformación elástica bajo temperaturas altas y bajas, se pueden obtener ciertos análisis y verificaciones mediante el método de este artículo, que proporciona una referencia para el diseño y el proceso optimizados.
La fuerza real de la pieza de trabajo se puede simular por computadora y se puede analizar su desplazamiento, tensión y deformación. Los métodos de análisis comúnmente utilizados incluyen el análisis de simulación de elementos finitos por computadora y el análisis de simulación de fluidos. La deformación elástica de la esfera y asiento de válvula deválvulas de bola con asiento metálicose estudió utilizando los dos métodos de análisis.
4.1El análisis de la simulación de elementos finitos
4.1.1Modelos simplificados
Antes del análisis de elementos finitos, primero se simplifica el modelo según las características de tensión y deformación.
(1) La rigidez del cuerpo de la válvula es muy grande y la deformación es muy pequeña, por lo que se omite el análisis estructural del cuerpo de la válvula.
(2) La esfera está fijada por los ejes superior e inferior. Se supone que los ejes superior e inferior son suficientemente rígidos y se omiten las estructuras de los ejes superior e inferior.
(3) El resorte, la junta tórica y el anillo de sellado de grafito no tienen ningún efecto sobre el contacto entre la bola y el asiento de la válvula y pueden omitirse.
El modelo simplificado se muestra en la Figura 2. Dado que la esfera está en un estado fijo, se puede analizar por separado. Sin embargo, el asiento de la válvula está flotando, lo que no es adecuado para un análisis independiente. El análisis combinado de la esfera y el asiento de la válvula se acerca más a la situación real, por lo que los componentes de la esfera y el asiento de la válvula se analizan por separado.
Figura 2 Modelos simplificados
4.1.2El análisis de la esfera.
(1) Cree un nuevo ejemplo y seleccione el análisis de tensión estática.
(2) Rejilla de división. Seleccione una malla basada en la curvatura, y el uso de un tamaño de elemento variable para generar una cuadrícula es propicio para obtener resultados precisos para características diminutas. Cuanto mayor sea la densidad de la cuadrícula, más precisos serán los resultados. Sin embargo, la división de la red y el tiempo de solución son más largos, y los requisitos para la configuración de la computadora también son más altos. El tamaño del modelo de este ejemplo es pequeño, por lo que se utiliza una cuadrícula de alta precisión. Para modelos a gran escala, se recomienda utilizar gridding con densidad media consentida en el software.
(3) Para el material de aplicación, el material de matriz de esfera es A182 F304.
(4) Agregue una carga y aplique una presión de 42MPa a todas las partes en contacto con el medio.
(5) Agregue un accesorio, y el accesorio está configurado para fijarse en la superficie de apoyo de los orificios del eje superior e inferior, lo que está en línea con la situación real.
Los resultados del análisis estático de la esfera se muestran en la Figura 3. Se puede ver a partir de los resultados del análisis que la tensión se concentra en la posición del orificio del eje superior. La tensión máxima excede el límite elástico. La tensión esférica es pequeña. Se produce una deformación elástica, que es desigual. La deformación máxima ocurre en la posición horizontal de la boca esférica y la cantidad de deformación es de aproximadamente 0,01805 mm.
(a) El análisis del desplazamiento de la esfera
(b) El análisis de la tensión de la esfera.
Figura 3 El análisis de elementos finitos de esferas
4.1.3El análisis estático de bolas y asientos de válvulas.
(1) Cree un nuevo ejemplo y seleccione el análisis de tensión estática.
(2) Las reglas de división de cuadrícula son las mismas que las del análisis estático de esfera.
(3) Para el material de aplicación, el material base de la esfera y el asiento de la válvula es A182 F304, ignorando la segunda capa del sello.
(4) Configure la conexión. Seleccione el par de sellado para configurar el contacto global. No hay penetración y el coeficiente de fricción es 0,25.
(5) Agregue carga, presión de 42MPA a todas las partes en contacto con el medio y la fuerza del resorte de 1100N al asiento de la válvula.
(6) La forma de agregar accesorios es la misma que la del análisis estático de esfera.
Los resultados del análisis de la combinación de la bola y el asiento de la válvula se muestran en la Figura 4. En la figura se puede ver que la tensión se concentra en la posición del orificio del eje en la esfera, y la tensión máxima supera el límite elástico. ; la tensión esférica es pequeña, lo que resulta en una deformación elástica y la deformación es desigual. La deformación de la posición horizontal de la boca esférica es de 0,02116 a 0,02151 mm, y la deformación de las posiciones superior e inferior es de 0,01155 a 0,01639 mm. La tensión en el asiento de la válvula no supera el límite elástico y también se produce una deformación elástica; la deformación de la posición horizontal de la superficie de sellado es de 0,03571 a 0,03635 mm. La deformación de las posiciones superior e inferior es de 0,02973 a 0,04044 mm; la deformación elástica del asiento de la válvula puede compensar la deformación elástica de la esfera para lograr el sellado.
(a) El análisis de esfuerzos de secciones horizontales de esferas y asientos de válvulas.
(b) El análisis de esfuerzos de secciones verticales de esferas y asientos de válvulas.
(c) El análisis de desplazamiento de secciones horizontales de esferas y asientos de válvulas.
(d) El análisis de desplazamiento de secciones verticales de asientos de válvulas de arena esférica.
Figura 4 Resultados del análisis de bolas y asientos de válvula
4.2El análisis de la simulación de fluidos.
El análisis de simulación de fluidos consiste en analizar la pieza de trabajo cargando la carga de fluido. Debe combinarse con una esfera y un asiento de válvula para formar un espacio que pueda contener fluido.
(1) Coloque la guía. Establezca el medio en agua o gas y establezca parámetros como la densidad.
(2) Cree una cubierta para formar un espacio confinado.
(3) Establezca las condiciones de contorno y establezca el tamaño y la dirección de la presión media.
(4) Establecer metas.
(5) Correr.
(6) Exportar los resultados a la simulación.
(7) Cree un análisis de estrés de simulación.
(8) Ajuste el material.
(9) Configure la búsqueda automática de grupos de contacto.
(10) Los ajustes de los dispositivos son los mismos que los del análisis estático de esfera.
(11) Agregue una carga y seleccione el efecto de flujo guardado.
Los resultados del análisis de simulación de fluidos se muestran en la Figura 5. La tensión se concentra en la posición del orificio del eje en la esfera, y la tensión máxima supera el límite elástico; la tensión esférica es pequeña, lo que resulta en una deformación elástica y la deformación es desigual. La tensión en el asiento no excede el límite elástico y también se produce una deformación elástica. La deformación de la posición horizontal de la superficie de sellado es de 0,02218 a 0,02284 mm, y la deformación de las posiciones superior e inferior es de 0,01991 a 0,02408 mm; la deformación elástica del asiento de la válvula puede compensar la deformación elástica de la esfera para lograr el sellado.
(a) Análisis de tensión de la sección horizontal de la combinación de esfera y asiento de válvula
(b) Análisis de tensión de la sección vertical de la combinación de esfera y asiento
(c) Análisis de desplazamiento de la sección horizontal de la combinación de esfera y asiento de válvula
(d) Análisis de desplazamiento de la sección vertical de la combinación de esfera y asiento de válvula
Figura 5 Resultados del análisis de simulación de fluidos
5.Conclusión
El análisis de simulación de elementos finitos y el análisis de simulación de fluidos se utilizan para analizar la esfera de la válvula de bola de muñón con asiento de metal y el ensamblaje de la esfera y el asiento de la válvula. Los resultados del análisis son ligeramente diferentes debido a los diferentes ajustes de los parámetros, pero la tendencia de los resultados del análisis es consistente. Para la fuga causada por la deformación elástica bajo temperaturas altas y bajas, se pueden obtener ciertos análisis y verificaciones mediante el método de este artículo, que proporciona una referencia para el diseño y el proceso optimizados.
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