三偏心蝶阀摩擦力矩分析(2)

　　当介质为正流状态时(介质流动方向与蝶板关闭方向相同)蝶板密封面受力情况如图2所示。密封面上所受的压力N 是均布力,方向垂直于密封表面,即垂直于圆锥母线与该点的切线所组成的平面,并且压力是一空间力系。由于蝶板的密封表面与阀座密封面之间有运动的趋势,且存在着相互作用力,则两密封面之间也必然存在着一定的摩擦力, 其大小为fN, 方向沿圆锥母线且阻止蝶板的运动。

　　力的平衡方程以阀杆轴线为界, 图3所示椭圆被分为上下两部分,根据对称性可将该椭圆分为两个区间: [0,θ1 ]和[θ1 ,π ]。

图3　蝶板截面示意

　　通过各力在圆锥轴线方向上的投影可列出相应的力的平衡方程式,进而可求出密封面上所受的压力N:

式中p———管道中流体介质压力,MPa

　　f———与密封副材料有关的摩擦系数

4、摩擦力矩计算

　　由于三偏心蝶阀密封面为圆锥的表面, 密封为面接触密封,求出蝶板密封表面上的摩擦力后,再求作用于蝶板上、下两部分的摩擦力矩。在求摩擦力矩的时候,为计算方便,取蝶板中性面椭圆代替蝶板进行分析。如图4所示, 首先将摩擦力进行分解,对于阀杆有力矩作用的分力,分别求出摩擦力矩,最后将各分摩擦力矩合并为总的摩擦力矩。假定摩擦力矩逆时针为正,顺时针为负。

图4　摩擦力分解示意

(1)摩擦力分力fN cosα1 (图4)引起的蝶板上部分的摩擦力矩(逆时针方向) :

(2) 摩擦力分力fN cosα1引起的蝶板下部分的摩擦力矩(逆时针方向) :

( 3) 摩擦力分力fN sinα1 cosα(图4)引起的蝶板上部分的摩擦力矩(逆时针方向) :

(4) 摩擦力分力fN sinα1 cosα引起的蝶板下部分的摩擦力矩(顺时针方向) :

式中C———长轴上的焦点半径, mm

　　λ———焦点参数,λ =B2 /A

　　e′———椭圆离心率