導(dǎo)語：井口閘閥連接螺紋的優(yōu)化設(shè)計一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、優(yōu)化設(shè)計

1目標(biāo)函數(shù)工況分析可知，欲保證閥門在中法蘭螺紋連接處的密封可靠性，必須同時確保閥體耐壓強度σp和螺紋連接強度σsr，即：σp=σsr<[σs]（10）上式中，符號[σs]表示材料的許用屈服強度。2參數(shù)優(yōu)化根據(jù)第四強度理論，推導(dǎo)螺紋連接處的抗拉應(yīng)力為：σsr=0.554(d2-d''''2)pDzh2（11）式中，d''''為閥桿直徑，（mm）；d為閥體內(nèi)徑，（mm）；p為閥門的設(shè)計壓力，（MPa）。殼體受內(nèi)壓時的拉應(yīng)力為：σp=(d2-d''''2)p(D-2h)2-d2（閥體）（12a）σp=(D2-d''''2)pD''''2-(D+2h)2（閥蓋）（12b）式中，D''''為閥蓋外徑，（mm）。閥體、閥蓋連接螺紋的螺距選擇和壁厚設(shè)計必須同時滿足式（11）和（12）。計算時先以式（12）確定最大允許壁厚（D-d）/2，然后根據(jù)計算結(jié)果依據(jù)式（10）、（11）、（12）選擇最優(yōu)螺距P，最后將計算結(jié)果代入上述各式校核，確保各參數(shù)均滿足強度要求。此外，考慮到螺紋連接受力的不均勻性，螺紋的旋合長度一般為（5~10）P。

二、計算實例

熱采井口閘閥ZFK81-250/65的額定壓力為25MPa，閥體和閥蓋材料均為ZG310-570，其屈服極限為σs=310MPa。若取安全系數(shù)S=1.5，則材料的許用屈服強度[σs]=206.7MPa。設(shè)計壓力取p=50MPa。已知閥體螺紋大徑D=125mm，閥桿直徑d''''=28mm。初取螺距P=3mm，將上述數(shù)據(jù)帶入式（12a），得閥體內(nèi)徑D=109.4mm。將此計算結(jié)果帶入式（10）計算所得螺距P=4.26，這與初選螺距相差太多，不合要求。重選螺距P=4.2333（即每英寸6牙），得閥體內(nèi)徑d=108.1mm（取108mm），閥蓋外徑D''''=1453mm（取144mm），螺紋旋合長度為8P=34mm，此時的計算螺距為P=4.27，與初選螺距比較接近，即此數(shù)據(jù)符合等強度要求，且滿足了螺紋、殼體同強度要求。這比經(jīng)驗法（按經(jīng)驗法設(shè)計的相關(guān)參數(shù)：閥體內(nèi)徑d=96，閥蓋外徑D=146，螺距P=4）更具理論依據(jù)，計算結(jié)果也更可靠、更符合設(shè)計要求。應(yīng)用表明，優(yōu)化了的閥門使用性能可靠，未發(fā)現(xiàn)在中法蘭處發(fā)生泄漏等異常現(xiàn)象。

三、結(jié)語

1）對螺紋的牙型和受力分析發(fā)現(xiàn)，相同螺距情況下，55°螺紋比60°三角螺紋具有更高的工作高度，更大的牙底，不僅螺紋面的利用率高，其螺紋抗剪、抗擠和抗彎強度也較高。2）從連接強度方面考慮，牙型角為55°的螺紋比60°的三角螺紋更適宜用于緊固連接。3）利用等強度理論，對井口閘閥中法蘭處的連接螺紋和閥門殼體壁厚進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，結(jié)果表明，該設(shè)計方法更能滿足設(shè)計要求，且有利于節(jié)省成本，可靠性更高。4）該優(yōu)化設(shè)計方法需反復(fù)試算，計算繁瑣，宜采用計算機編程方法計算。

作者：韓兵奇單位：中國石油大學(xué)機電裝備教學(xué)實廠