本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 2015 屆 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè) 題 目： 臥式采油樹生產(chǎn)主閥 的設(shè)計(jì) 子 題： 學(xué)生姓名： 班級(jí)學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 所在系（教研室）：機(jī)電與信息工程系 下達(dá)日期： 2014 年 7 月 4 日 完成日期： 2015 年 5 月 5 日 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 1 摘 要 本課題來(lái)源于當(dāng)今社會(huì)生產(chǎn)主閥的創(chuàng)新和更新?lián)Q代基礎(chǔ)之上，通過(guò)設(shè)計(jì)出臥式采油樹生產(chǎn)主閥，從而 來(lái)滿足當(dāng)今社會(huì)生產(chǎn)主閥更新?lián)Q代能力不足的缺陷。 臥式采油樹生產(chǎn)主閥是在采油樹中使用的閥門，深海油氣開發(fā)開采裝備制約著我國(guó)海洋油氣的開發(fā)，這些裝備不勝枚舉，本論文進(jìn)行臥式采油樹資料調(diào)研，對(duì)現(xiàn)有臥式采油樹進(jìn)行機(jī)理研究、臥式采油樹生產(chǎn)主閥設(shè)計(jì)理論研究。旨在為我國(guó)進(jìn)行深海臥式采油樹的研究做出一定的努力。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，臥式采油樹生產(chǎn)主閥的用途越來(lái)越廣，需求也越來(lái)越大。 本文運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的知識(shí)，了解臥式采油樹生產(chǎn)主閥的工作原理，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一款臥式采油樹生產(chǎn)主閥。該臥式采油樹生產(chǎn)主閥的 工作介質(zhì)為 12液壓油，它是用來(lái)改變管路斷面、控制輸送介質(zhì)的壓力、流量、溫度的一種裝置。通過(guò)查找相關(guān)料，了解臥式采油樹生產(chǎn)主閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，構(gòu)建了臥式采油樹生產(chǎn)主閥組成結(jié)構(gòu)的總的指導(dǎo)思想，從而得出了該臥式采油樹生產(chǎn)主閥的優(yōu)點(diǎn)是高效，經(jīng)濟(jì)，并且效果好，運(yùn)行平穩(wěn)的結(jié)論。 關(guān)鍵詞： 臥式采油樹生產(chǎn)主閥；閥門 ；效率；經(jīng)濟(jì) 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 2 of of of to of is to be at of is of in of In of of on of a 2is a of of of of of is is of 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 3 目 錄 摘要 . 1 . 2 第一章 緒論 . 3 題的來(lái)源與研究的目的和意義 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 文 研究的主要內(nèi)容和要求 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 產(chǎn) 主閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 產(chǎn)主閥的優(yōu)缺點(diǎn) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第二章 臥式采油樹生產(chǎn)主閥的總體方案的設(shè)計(jì)和布局 . 7 式采油樹生產(chǎn)主閥的總體方案圖 . 9 式采油樹生產(chǎn)主閥 零部件材料選 擇 . 10 體、閥蓋、閥座、啟閉件等的材料選擇 . 11 桿材料選擇 . 12 固件材料選擇 . 14 板 材抖選擇 . 15 第三章 臥式采油樹生產(chǎn)主閥 設(shè)計(jì)及計(jì)算 . 15 封 元件的選型分析 . 16 密封壓力的計(jì)算 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 縮彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 桿摩擦力的計(jì)算 . 19 栓強(qiáng)度的校核及計(jì)算 . 20 桿的強(qiáng)度校核 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第四章 臥式采油樹生產(chǎn)主 閥的檢驗(yàn) . 20 第五章 三維軟件設(shè)計(jì)總結(jié) . 21 結(jié)論 . 21 參考文獻(xiàn) . 22 致 謝 . 23 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 4 第一章緒論 題的來(lái)源與研究的目的和意義 由于機(jī)械工程的知識(shí)總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越個(gè)人掌握所有，一些專業(yè)知識(shí)是必不可少的。但是過(guò)度的專業(yè)知識(shí)分割，使視野狹隘，可以多多參加技術(shù)交流，和參加科研項(xiàng)目，縮小范圍，提升新技術(shù)的進(jìn)步和整個(gè)塊的技術(shù)，提 高外部條件變化的適應(yīng)能力。封閉的專業(yè)知識(shí)的太狹隘，考慮的問(wèn)題太特殊，在工作中協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀(jì)第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢(shì)。人們?cè)絹?lái)越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對(duì)專業(yè)合并的分化。機(jī)械工程可以增加產(chǎn)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，并研制和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品。在未來(lái)，新產(chǎn)品的開發(fā)，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環(huán)境污染作為一個(gè)超級(jí)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和任務(wù)。機(jī)器能完成人的手和腳，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任務(wù)?，F(xiàn)代機(jī)械工程機(jī)械和機(jī)械設(shè)備創(chuàng)造出更多、更精美 的越來(lái)越復(fù)雜，很多幻想成為過(guò)去的現(xiàn)實(shí)。人類現(xiàn)在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，數(shù)十億光年的密切觀察，細(xì)胞和分子。電子計(jì)算機(jī)硬件和軟件，人類的新興科學(xué)已經(jīng)開始加強(qiáng)，并部分代替人腦科學(xué)，這是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的作用，但在未來(lái)幾年還將繼續(xù)創(chuàng)造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長(zhǎng)并沒(méi)有減少手的效果，而是要求越來(lái)越精致，手工制作，更復(fù)雜的工作，從而促進(jìn)手功能。又一方面實(shí)踐促進(jìn)人腦智力。在人類的進(jìn)化過(guò)程中，以及在每個(gè)人的成長(zhǎng)過(guò)程中，大腦和手是互相促進(jìn)和平行進(jìn)化。 大腦和手之間的人工智能和機(jī)械工程的近似關(guān) 系，唯一不同的是，智能硬件還需要使用機(jī)械制造。在過(guò)去，各種機(jī)械離不開人類的操作和控制，反應(yīng)速度和運(yùn)算精度的進(jìn)化是非常緩慢的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，人工智能將消除這種限制。相互促進(jìn)，計(jì)算機(jī)科學(xué)和機(jī)械工程進(jìn)展之間的平行，將在更高層次的新一輪發(fā)展的開始使機(jī)械工程。在第十九世紀(jì)，機(jī)械工程的知識(shí)總量仍然是有限的，大學(xué)在歐洲，它與一般的土木工程是一門綜合性的學(xué)科，稱為土木工程，下半場(chǎng)的第十九個(gè)世紀(jì)成為一門獨(dú)立的學(xué)科。在第二十世紀(jì)，隨著機(jī)械工程和知識(shí)增長(zhǎng)的發(fā)展開始分解，機(jī)械工程專業(yè)，有分支機(jī)構(gòu)。在第二十世紀(jì)中期趨勢(shì)分解，在時(shí)間之 前和之后的第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時(shí)達(dá)到的峰值。由于機(jī)械工程的知識(shí)總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)從個(gè)人掌握所有，一些專業(yè)是必不可少的。但是過(guò)度的專業(yè)知識(shí)使分割，視野狹隘，可 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 5 以查看和統(tǒng)籌大局和全球工程和技術(shù)交流，縮小范圍，新技術(shù)的進(jìn)步和整個(gè)塊的技術(shù)，外部條件變化的適應(yīng)能力差。封閉的專業(yè)知識(shí)的專家太狹，考慮的問(wèn)題太特殊，在工作協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀(jì)第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢(shì)。人們?cè)絹?lái)越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對(duì)專業(yè)合并的分化。綜合職業(yè)分化和發(fā)展知識(shí)循環(huán)過(guò)程的合成，是合理和必要的。從不同的專業(yè)和專業(yè)知識(shí)的專家，也 有綜合的知識(shí)了解不夠，看看其他學(xué)科和項(xiàng)目作為一個(gè)整體，從而形成一種相互強(qiáng)烈的集體工作。綜合和專業(yè)水平。有機(jī)械工程全面而專業(yè)的沖突；在綜合性工程技術(shù)也有綜合和專業(yè)問(wèn)題。在人類所有的知識(shí)，包括社會(huì)科學(xué)，自然科學(xué)和工程技術(shù)，有一個(gè)更高的水平，更廣泛的綜合性和專業(yè)性的問(wèn)題。 文 研究的主要內(nèi)容和要求 臥式采油樹生產(chǎn)主閥的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容： （ 1）第一部分是生產(chǎn)主閥溫度總體設(shè)計(jì)：主要是針對(duì)生產(chǎn)主閥滿足各種條件，結(jié)合內(nèi)部生產(chǎn)主閥結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)的閥桿和閥體的布置方案有一個(gè)大致的方向和各部件可能設(shè)置，最終可以 彌補(bǔ)臥式采油樹生產(chǎn)主閥的流體阻力大，開啟和關(guān)閉時(shí)所需力較大，不適用于顆粒，粘度，易結(jié)焦的介質(zhì)和調(diào)節(jié)性能差的缺點(diǎn)。 （ 2）第二部分是生產(chǎn)主閥組件的設(shè)計(jì)：這部分主要是對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算的主要部分的生產(chǎn)主閥，強(qiáng)度校核。根據(jù)臥式采油樹生產(chǎn)主閥的相應(yīng)要求和規(guī)定的狀態(tài)，在生產(chǎn)主閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工，維修成本，改進(jìn)和提高。模擬分別組裝成組件，然后定義之間的對(duì)應(yīng)連接關(guān)系，最后組裝成一個(gè)完整的組織。 （ 3）汽車 件應(yīng)用程序?qū)⒛Ｐ陀成涞较鄳?yīng)的工程圖紙，結(jié)合立體字軟件的使用，各種信息反應(yīng)工程制圖系統(tǒng)在地面上，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)制進(jìn) 一步精確設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)。要求：臥式采油樹生產(chǎn)主閥工作條件惡劣，工作介質(zhì)的大部分物質(zhì)，一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)生產(chǎn)主閥的使用條件，設(shè)計(jì)工作提出以下要求： （ 1）生產(chǎn)主閥在低溫介質(zhì)及周圍環(huán)境溫度要長(zhǎng)時(shí)間工作的能力的組合（一般為 10 年或 3500 5000 周期）； （ 2）生產(chǎn)主閥的相對(duì)低的溫度中，不應(yīng)該是一個(gè)重要的熱源，這是因?yàn)闊崃髁繒?huì)降低熱效率，熱流量太多，也可能使低溫介質(zhì)汽化閥內(nèi)，造成異常高壓，危險(xiǎn)； （ 3）產(chǎn)生有害影響密封性能和低溫介質(zhì)不應(yīng)手輪操作性能和填料； （ 4）直接接觸低溫介質(zhì)組合閥塊結(jié)構(gòu) 應(yīng)符合防火防爆的有關(guān)要求； 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 6 （ 5）生產(chǎn)主閥組件工作不能潤(rùn)滑，所以需要采取措施防止摩擦部位，劃痕。 在臥式采油樹生產(chǎn)主閥設(shè)計(jì)過(guò)程中上述要求外，還應(yīng)注意上述要求在低溫度的具體要求在生產(chǎn)主閥，生產(chǎn)主閥的設(shè)計(jì)過(guò)程也應(yīng)符合相應(yīng)的普通生產(chǎn)主閥的要求。 產(chǎn)主閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 生產(chǎn)主閥的閥桿閥桿線與閥座密封面垂直。閥桿開啟或關(guān)閉行程相對(duì)較短，并具有非?？煽康那袛鄤?dòng)作，使得這種閥門非常適合作為介質(zhì)的切斷或調(diào)節(jié)及節(jié)流使用。 生產(chǎn)主閥的閥板一旦處于開啟狀況，它的閥座和閥板密封面之間就不再的接觸，并具有非常 可靠的切斷動(dòng)作，合得這種閥門非常適合作為介質(zhì)的切斷或調(diào)節(jié)及節(jié)流使用。生產(chǎn)主閥一旦處于開啟狀態(tài)，它的閥座和閥板密封面之間就不再有接觸，因而它的密 封面機(jī) 械磨損較小，由于大部分生產(chǎn)主閥的閥座和閥板比較容易修理或更換密封元件時(shí)無(wú)需把整個(gè)閥門從管線上拆下來(lái)，這對(duì)于閥門和管線焊接成一體的場(chǎng)合是很適用的。介質(zhì)通過(guò)此類 閥門時(shí)的流動(dòng)方向發(fā)生了變化，因此生產(chǎn)主閥的流動(dòng)阻力較高于其它閥門。 產(chǎn)主閥的優(yōu)缺點(diǎn) (1)生產(chǎn)主閥結(jié)構(gòu)比閘閥簡(jiǎn)單，制造與維修都較方便。 (2)密封面不易磨損及擦傷，密封性好，啟閉時(shí)閥板與閥體密封面之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，因而磨損與擦傷均不嚴(yán)重，密封性能好，使用壽命長(zhǎng)。 (3)啟閉時(shí)，閥板行程小，因而生產(chǎn)主閥高度比閘閥小，但結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度比閘閥長(zhǎng)。 (4)啟閉力矩大、啟閉較費(fèi)力，啟閉時(shí)間校長(zhǎng)。 (5)流體阻力大，因閥體內(nèi)介質(zhì)通道較曲折，流體阻力大，動(dòng)力消耗大。 (6)介質(zhì)流動(dòng)方向公稱壓力 16，一般采 用順流，介質(zhì)從閥板下方向上流；公稱壓力 20，一般采用逆流，介質(zhì)從閥板上方向下流以增加密封件能。使用時(shí)，生產(chǎn)主閥介質(zhì)只能單方向流動(dòng)，不能改變流動(dòng)方向。 (7)全開時(shí)閥板經(jīng)常受沖蝕。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 7 生產(chǎn)主閥的閥桿閥桿線與閥座密封面垂直。閥桿開啟或關(guān)閉行程相對(duì)較短，并具有非?？煽康那袛鄤?dòng)作，使得這種閥門適合作為介質(zhì)的切斷或調(diào)節(jié)及節(jié)流使用。 缺點(diǎn) 1、流體阻力大，開啟和關(guān)閉時(shí)所需力較大。 2、不適用于帶顆粒、粘度較大、易結(jié)焦的介質(zhì)。 3、調(diào)節(jié)性能較差。 優(yōu)點(diǎn) 1、雙重的密封設(shè)計(jì) (波紋管 +填料 )若波紋管失效，閥桿填 料也會(huì)避免； 2、外泄漏，并符合國(guó)際密封標(biāo)準(zhǔn)； 3、沒(méi)有流體損失，降低能源損失，提高工廠設(shè)備安全； 4、使用壽命長(zhǎng)，減少維修次數(shù)，降低經(jīng)營(yíng)成本； 5、堅(jiān)固耐用的波紋管密封設(shè)計(jì)，保證閥桿的零泄漏，提供無(wú)需維護(hù)的條件。 第二章 臥式采油樹生產(chǎn)主閥的總體方案的設(shè)計(jì)和布局 式采油樹生產(chǎn)主閥的總體方案圖 臥式采油樹生產(chǎn)主閥是指關(guān)閉件（閥板）沿閥座中心線移動(dòng)的閥門。根據(jù)閥板的這種移動(dòng)形式，閥座通口的變化是與閥板行程 成正比例 關(guān)系。由于該類閥門的閥桿開啟或關(guān)閉行程相對(duì)較短，而且具有非常可靠的切斷功能，又由于閥座通口的變化與閥板的行程成正比例關(guān)系，非常適合于對(duì)流量的調(diào)節(jié)。因此，這種類型的閥門非常適合作為切斷或調(diào)節(jié)以及節(jié)流使用。其具體方案布局圖如下： 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 8 產(chǎn)主閥 門零部件材料選擇 體、閥蓋、閥座、 啟閉件等的材料選擇 溫度高于 可選用鑄件，溫度低于 選用鑄件，低壓和小口徑閥門可選用銅合金或鋁合金。 桿材料選擇 采用奧氏體不銹耐酸鋼制造，例如 304，需經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚?，以提高抗拉?qiáng)度，同時(shí)必須鍍硬鉻（鍍層厚度 或進(jìn)行滲氮處理，以提高表面硬度。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 9 固件材料選擇 溫度高于 ，螺栓材料采用 合金鋼，需經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚?，以防止螺紋咬傷；溫度低子 ，螺栓材料可采用奧氏體不銹鋼。螺母 材料一般采用 i 鋼，同時(shí)螺紋表而涂二硫化鑰。 板 材抖選擇 使用溫度高于 低溫最高使用壓力為 3，可采用長(zhǎng)纖維自石棉制成的石棉橡膠板；使用溫度高于 低溫最高使用壓力為 5，可采用不銹鋼帶石棉纏繞式墊片、不銹鋼帶聚四氟乙烯纏繞式墊片或不銹鋼帶膨脹石墨纏繞式墊片。這里需強(qiáng)調(diào)一下，所有低溫材料部件在精加工之前必須進(jìn)行深冷處理，以減小生產(chǎn)主閥門在低溫工況下的收縮變形。 第三章 臥式采油樹生產(chǎn)主閥 設(shè)計(jì)及計(jì)算 封 元件的選型分析 閥門的密封是閥門的最重要的指標(biāo)，與閥門儀表管道大多采用接觸式密封。不僅取決于兩結(jié)合面緊密，并有能力防止或限制通過(guò)密封面上的介質(zhì)中形成。在閥門全開時(shí)，阻止工作介質(zhì)向填料函處泄漏的一種裝置稱為 L 密封裝置。上密封裝置有兩個(gè)作用。第一，上密封裝置可以減小工作介質(zhì)對(duì)填料的損壞。工業(yè)閥門在絕大多數(shù)工作時(shí)間處于開啟狀態(tài)，如無(wú)上密封裝置，則介質(zhì)壓力直接作用于填料。填料長(zhǎng)期處于受壓狀態(tài)，易老化。第二，當(dāng)填料處有泄漏時(shí)，全開閥門，使上 密封裝置處于工作狀態(tài)，就可以帶壓進(jìn)行填料更換。因此，對(duì)于閘閥和截止閥都規(guī)定要有上密封裝置。上密封面可用在閥蓋上堆焊鉆鉻鎢硬質(zhì)合金，然后精加工、研磨而成的工藝制得（對(duì)于奧氏體不銹鋼材料的閥蓋，可直接在閥蓋上加工上密封面），也可在專門的上密封座上研磨而成?？傊?，在生產(chǎn)主閥門的設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考慮低溫對(duì)閥門的各種影響，采用合理的結(jié)構(gòu)，避免低溫對(duì)閥門正常工作的 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 10 不良影響。 在閥門中，閥蓋用填充物填充空間，通過(guò)閥桿和閥蓋填料室空間泄漏防止介質(zhì)。其中對(duì)填料的設(shè)計(jì)要求如下： （ 1）耐腐蝕性好，包裝必須與介質(zhì)接觸，介質(zhì)腐蝕的 能力。 （ 2）密封好，包裝不在介質(zhì)作用下溫度泄露。 （ 3）摩擦系數(shù)小，減少閥桿與填料間的摩擦力矩。 密封壓力的計(jì)算 如上所述，通過(guò)擰緊填料壓蓋上的螺栓，對(duì)填料函（即閥蓋支架）內(nèi)的填料進(jìn)行閥桿向壓縮，填料的塑性使其產(chǎn)生徑向力，并與閥桿緊密接觸。同時(shí)，填料中添加的潤(rùn)滑劑被擠出，在接觸面間形成油膜。由壓力分布示意圖于接觸狀態(tài)不均勻，接觸部位出現(xiàn)邊界潤(rùn)滑狀態(tài)，未接觸的凹部形成小油槽，有較厚的油膜。當(dāng)閥桿與填料壓蓋有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接觸部位與不接觸部位組成了不規(guī)則的迷宮阻止了介質(zhì)的泄漏。 縮彈簧的設(shè) 計(jì)計(jì)算 為了便于制造和避免失穩(wěn)現(xiàn)象出現(xiàn)，通常建議彈簧的長(zhǎng)徑比 b = H 0 /D 2 按下列情況取為：彈簧兩端均為回轉(zhuǎn)端時(shí)， b 2.； 彈簧兩端均為固定端時(shí)， b 彈簧兩端一端固定而另一端回轉(zhuǎn)時(shí)， b 如果 b 大于上述數(shù)值時(shí)，則必須進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，并限制彈簧載荷 ； F 小于失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷 F 一般取 F = F (2 ，其中臨界載荷可按下式計(jì)算： CB*中， C B 為不穩(wěn)定系數(shù)， 查表可得。 如果 F > Fc r ，應(yīng)重新 選擇有關(guān)參數(shù)，改變 b 值，提高 ； 大小，使其大于 F m； 一般受變應(yīng)力作用的彈簧，其應(yīng)力變化規(guī)律有 常數(shù)和 常數(shù)兩種。因此，可根據(jù)力學(xué)疲勞強(qiáng)度理論與相應(yīng)計(jì)算公式，進(jìn)行應(yīng)力幅安全系數(shù)、最大應(yīng)力安全系數(shù)的計(jì)算。對(duì)于彈簧鋼絲也可按簡(jiǎn)化公式進(jìn)行驗(yàn)算 ： 950N,符合設(shè)計(jì)要求。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 11 桿摩擦力的計(jì)算 閥門在開啟和關(guān)閉時(shí)，閥掰與閥桿之間將產(chǎn)生摩擦力，其大小與閥掰的種類和材質(zhì)有關(guān)。此閥門用的閥掰是 304 不銹鋼烯，所以應(yīng)該按照下式： 式中 1h 閥掰與閥桿接觸高度（ Z 密封圈數(shù)量； f 閥掰與閥桿間的摩擦系數(shù)，約為 栓強(qiáng)度的校核及計(jì)算 螺栓的強(qiáng)度在機(jī)械聯(lián)接中至關(guān)重要，特別是在重要的場(chǎng)合，其強(qiáng)度校核和計(jì)算尤其重要。其受力簡(jiǎn)圖如上圖所示，圖中以合力 代替均勻分布的作用力。由于螺栓的剪切變形為截面的相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，因此抵抗這種變形的內(nèi)力必然是沿著錯(cuò)動(dòng)的反方向作用的。仍用截面法求內(nèi)力。將螺栓假想地沿剪切面 m m 切開，取左邊部分來(lái)研究 圖 3 55（ b） ，根據(jù)靜力平衡條件 ，在剪切面上必然有一個(gè)與 平行的分布內(nèi)力系的合力 作用，且 ； 與剪切面 m m 相切，稱為截面 m m 上的剪力。 聯(lián)接件一般并非細(xì)長(zhǎng)桿，而且實(shí)際受力和變形情況比較復(fù)雜，通過(guò)理論分析或?qū)嶒?yàn)研究來(lái)確定剪力 在剪切面上的實(shí)際分布規(guī)律較為困難。因此在工程實(shí)際中，做出一些假設(shè)進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算，稱為實(shí)用計(jì)算，或 假定計(jì)算。假設(shè)應(yīng)力在剪切面內(nèi)是均勻分布的，若 為剪切面面積，則應(yīng)力為： 與剪切面相切，故為剪應(yīng)力。以上計(jì)算是以假設(shè)剪應(yīng)力在剪切面內(nèi)均勻分布為基礎(chǔ)的，實(shí)際上它只是剪切面內(nèi)的一個(gè)“平均應(yīng)力”，所以也稱為名義剪應(yīng)力。其值與剪切面上的最大剪應(yīng)力大致相等。 2、擠壓實(shí)用計(jì)算 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 12 聯(lián)接件除承受剪切外，在聯(lián)接件和被聯(lián)接件的接觸面上還將承受擠壓。所以對(duì)上面的聯(lián)接件還要進(jìn)行擠壓強(qiáng)度計(jì)算。 把作用在螺栓擠壓面上的壓力稱為擠壓力，用 表示，用 表示擠壓面面積。擠壓面上單位面積內(nèi)承受的擠壓力稱為擠壓應(yīng)力，用 表示。在工程上也采用類似剪切的實(shí)用計(jì)算方法，假定擠壓應(yīng)力是均勻分布的，則 通常擠壓應(yīng)力的分布情況如圖 3 53（ b），最大應(yīng)力發(fā)生在半圓柱形接觸面的中點(diǎn)，它與實(shí)用計(jì)算所得的擠壓應(yīng)力大致相等。 擠壓面面積 為擠壓面的正投影面積。對(duì)于平鍵接觸面面積就是擠壓面面積；對(duì)于螺栓擠壓面面積 就是直徑平面面積，其值為 。 3、強(qiáng)度條件 為了保證構(gòu)件在剪切和擠壓的情況下能夠正常工作，必須限制其工作剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力不超過(guò)材料的許用剪應(yīng)力 和許用擠壓應(yīng)力 。因此剪切和擠壓的強(qiáng)度條件如下： 剪切強(qiáng)度條件： 擠壓強(qiáng)度條件： 式中的許用剪應(yīng)力 和許用擠壓應(yīng)力 可從有關(guān)規(guī)范中查得，它們與材料拉伸許 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 13 用應(yīng)力 有下列關(guān)系： 塑性材料： 脆性材料： 先按剪切強(qiáng)度設(shè)計(jì)： ? d 再用擠壓強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)，擠壓力為 ， 所以 ? ? d 最后得到螺栓的抗大強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度是合適的。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 14 桿的強(qiáng)度校核 由于本設(shè)計(jì)所用閥桿主要是受彎曲強(qiáng)度，很少的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，應(yīng)校核閥桿的彎曲強(qiáng)度，首先分析閥桿的受力，左端受的是圓錐篩的重力，右端是帶輪對(duì)閥桿的力，中間是閥桿承座的兩個(gè)支撐力。 左端的作用力包括篩自身的重力、物料的重力、物料旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力。所以考慮圓錐篩對(duì)閥桿產(chǎn)生作用力時(shí)，僅是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在這里，假設(shè)圓錐篩為實(shí)心，對(duì)閥桿的作用力取其重力的 41 。 篩的材料為不銹鋼，密度是,錐篩大端直徑為 D= 小端直徑是d=360 H=1140 h=510所以錐篩的體積 22( ) ( )3 2 3 2 h 即 2 2 38 5 0 3 6 0( ) 1 1 4 0 ( ) 5 1 0 1 9 8 3 2 7 1 7 2 . 73 2 3 2V m m m ; 所以 ,篩的重力約為 30 . 2 7 . 8 5 1 0 1 5 7 0m V p K g 1 5 7 0 9 . 8 / 1 5 3 8 6G K g N K g N 故取 G= 閥桿徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)的，所以要校核閥桿的彎曲強(qiáng)度，閥桿的強(qiáng)度校核也就是找出危險(xiǎn)截面，看危險(xiǎn)截面是否滿足閥桿徑條件，如果危險(xiǎn)截面滿 足，那么別的閥桿徑肯定滿足；根據(jù)閥桿的實(shí)際尺寸，承受的彎矩、扭矩圖考慮應(yīng)力集中，表面狀態(tài)，尺寸影響等因素，及閥桿材料的疲勞極限，計(jì)算危險(xiǎn)截面的情況是否滿足條件。我所校核的閥桿是根據(jù)許用彎曲應(yīng)力校核的，即由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力b不超過(guò)許用彎曲應(yīng)力 b，一般計(jì)算順序是先畫出閥桿的空間受力圖，將閥桿上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖，并求出水平面上和垂直面上的支承點(diǎn)反作用力。然后作出水平面上的彎矩和垂直面上的彎矩圖，作出合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖應(yīng)用公式 2 2()M M T繪出當(dāng)量彎矩圖，式中 是根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的應(yīng)力校正系數(shù)。對(duì)于不變的轉(zhuǎn)矩，取11= ；對(duì)于脈動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，取10 ；對(duì)于對(duì)稱循環(huán)的轉(zhuǎn)矩取 1 。 1b是材料在對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力； 1b是材料在靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力； 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 15 0b是材料在脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力； 在錐篩的設(shè)計(jì)過(guò)程中，閥桿的材料為 45#鋼，其基本參數(shù)為 600B M ，1 2 0 0b M P a ， 1 5 5b M ， 0 9 5b M ；應(yīng)滿足 下列條件： 13 0 . 1 或 310 W 為閥桿的抗彎截面系數(shù)； 閥桿具體受力情況如下圖： 由 材料力學(xué)的相關(guān)知識(shí)可得： R 解得： 由 21 得： 可得閥桿的彎矩圖則如下： 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 16 閥桿所受的轉(zhuǎn)矩如下： 2 5 7 3 00980 轉(zhuǎn)矩圖如下： 11= = 55 所以， 2 2()M M T= 2 ( 0 . 2 7 5 2 5 7 3 0 0 )M 所以當(dāng)量彎矩圖為： 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 17 可知閥桿承的危險(xiǎn)截面在左邊閥桿承支撐處，根據(jù)閥桿的校核條件可以算出： P 3 6 5 4 7 5 ； 即： b 6 5 4 7 3 1 所以：根據(jù)校核，截面強(qiáng)度足夠，其它截面也是足夠安全的 第四章 臥式采油樹生產(chǎn)主閥的檢驗(yàn) 生產(chǎn)主閥門除了要做常溫檢驗(yàn)外，還必須做低溫試驗(yàn)。常溫檢驗(yàn)主要包括殼體水壓強(qiáng)度試驗(yàn)，水壓、氣壓密 封試驗(yàn)，上密封試驗(yàn)，以及啟閉和扭矩試驗(yàn)等。 低溫試驗(yàn)的主要目的是檢驗(yàn)生產(chǎn)主閥門在低溫狀態(tài)下的操作性能和密封性能。操作性能要求閥門啟閉靈活，移動(dòng)件和密封副不得發(fā)生擦傷和咬死。密封性能要求閥門密封面泄漏量小于允許泄漏量。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 18 第五章 三維軟件設(shè)計(jì)總結(jié) 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，再次提出了利用三維軟件的水平，并吸收了大量的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下幾點(diǎn)。關(guān)于圖紙的繪制方面，當(dāng)零件的尺寸已經(jīng)給出，不考慮圖紙尺寸不合適的，基于三維零件圖，裝配時(shí)必須考慮的大小是合適的，因?yàn)?圖效果不好，也會(huì)引起的尺寸誤差，和甚至出 現(xiàn)欠定義大小，因此，必須通過(guò)在這個(gè)時(shí)候?qū)α慵M(jìn)行測(cè)量，進(jìn)行修改，直到符合要求。該工具是方便的輸入數(shù)據(jù)映射，通過(guò)選擇部分的類型，標(biāo)準(zhǔn)件，可以生成，但有時(shí)需要在工具集使用部分可能找不到，所以在這個(gè)時(shí)候隨機(jī)應(yīng)變，其他部分而不是通過(guò)修改或滿足要求增加組件的使用。三維地圖應(yīng)該是靈活的，解決問(wèn)題的方法總比問(wèn)題多，當(dāng)一個(gè)方法不能正常映射，試試另一種方法，它不僅可以完成零件的生產(chǎn)，而且還可以開發(fā)映射一個(gè)更好的主意，并打破了新思想的規(guī)則。 學(xué)習(xí)使用一些可以節(jié)省時(shí)間的命令，如鏡像，陣列，能省則省”。在裝配過(guò)沉重，曾給了我一 個(gè)很大的障礙，是要花很多時(shí)間去找出為什么。在一個(gè)活躍的子組件，雖然活動(dòng)范圍會(huì)產(chǎn)生干擾，可以設(shè)置該復(fù)合物的活動(dòng)范圍，如先進(jìn)的范圍內(nèi)，和角度范圍，即使在這個(gè)范圍內(nèi)不影響母配體，不能設(shè)置。因?yàn)橐坏┰O(shè)定的范圍內(nèi)，在父組件將被視為完全定義的組件模型，它將沖突分總成，將無(wú)法完成裝配?？吹貓D是最重要的任務(wù)是理解零件圖，圖表工具，沒(méi)有工具是沒(méi)有法律的零件圖，所以不要急著寫，想通過(guò)零件的結(jié)構(gòu)，并認(rèn)為通過(guò)線圖，這是重中之重，映射。部分建模，一般應(yīng)的特點(diǎn)進(jìn)行深入分析，找出零件是由幾個(gè)特點(diǎn)，擺脫所有的形狀特點(diǎn)，它們之間的連接相對(duì)位 置、表面，然后按主次特征造型的關(guān)系，按一定的順序。一個(gè)復(fù)雜的部分，有許多簡(jiǎn)單的功能，通過(guò)切除或重疊相交。所以部分建模，序列特征是很重要的，雖然不同的建模過(guò)程可以構(gòu)造出相同的實(shí)體部分，但其建模過(guò)程和實(shí)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有直接的影響，實(shí)體模型可以修改應(yīng)用程序，可理解性和實(shí)體模型。特別是在二維圖紙，我們只能看到元器件的布局，并用虛線給說(shuō)的內(nèi)部特征，除了部分的相貫線，這條線各特征在路口出現(xiàn)。在選秀過(guò)程中零件，必須選擇第一個(gè)草圖平面，這是非常重要的，決定了后續(xù)的模型飛機(jī)的命令，使用簡(jiǎn)單的說(shuō)，一個(gè)圓柱形圍成一個(gè)圈，然后繪制 ，也可以作為一個(gè)長(zhǎng)方體旋轉(zhuǎn)，雖然他們的結(jié)果都是一樣的，但草圖平 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 19 面和命令的使用。如果我們想要一個(gè)閥桿，那么我們應(yīng)該選擇第二個(gè)方法以及。 由于該零件的設(shè)計(jì)不規(guī)則零件，用于為拉伸和旋轉(zhuǎn)命令，許多零部件都是對(duì)稱的，所以為了節(jié)省時(shí)間，提高效率，通常用于指揮鏡特性。 一個(gè)完整的工程圖紙應(yīng)該包含以下 4 個(gè)方面。 一組視圖：一組視圖（包括視圖，剖面，斷面，局部視圖）是正確的，完整的，對(duì)各部分的結(jié)構(gòu)和形狀表達(dá)清楚。 尺寸：尺寸的確定和零件的形狀各部分的位置 技術(shù)要求：表明部分的一些要求必須在制造和檢驗(yàn)完成，如表面粗糙度，尺寸公 差，形位公差，材料和熱處理的方法和指標(biāo)。 標(biāo)題欄：注明產(chǎn)品名稱，材料，數(shù)量，拉伸比和拉伸，等。 單擊 新建 圖標(biāo)以顯示新的文件系統(tǒng)， 件”對(duì)話框中，單擊“選項(xiàng)”對(duì)話框中的組件，你可以進(jìn)入裝配工作模式，進(jìn)行以后的設(shè)計(jì)工作。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 20 結(jié) 論 時(shí)間過(guò)得真快，在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所 設(shè)計(jì)的是臥式采油樹生產(chǎn)主閥的設(shè)計(jì)，通過(guò)初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問(wèn)不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過(guò)。 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我們學(xué)到了很多知識(shí)，為以后的設(shè)計(jì)工作做足了充足的準(zhǔn)備。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 21 參考文獻(xiàn) 1 鄭淑芳 機(jī)械設(shè)計(jì)理論研究與探討 北京：科學(xué)出版社， 2 黃長(zhǎng)藝 臥式采油樹生產(chǎn)主 閥概述 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 3 周宏甫 臥式采油樹生產(chǎn)主閥的創(chuàng)新設(shè)計(jì) 4 姜繼海，宋錦春，高常識(shí) . 臥式采油樹生產(chǎn)主閥工作原理 5 張春林，曲繼方，張美麟 機(jī)械工業(yè)出版社， 6 錢平 . 加工專機(jī)應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社， 7 張遼遠(yuǎn) . 臥式采油樹生產(chǎn)主閥的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) . 機(jī)械工業(yè)出版社， 8 基恩士傳感器選擇手冊(cè) 2010 版本 9 黃長(zhǎng)藝，嚴(yán)普強(qiáng) 技術(shù)基礎(chǔ) . 機(jī)械工業(yè)出版社， 10 張桓，陳作模 高等教育出版社， 11 王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn) 高等教育出版社， 12 徐錦康 高等教育出版社， 13 鄧星鐘 華中科技大學(xué)出版社， 14 劉延俊 機(jī)械工業(yè)出版社， 15 章宏甲，黃誼，王積偉 . 臥式采油樹生產(chǎn)主閥的逆向設(shè)計(jì) 16 胡泓，姚伯威 化原理及應(yīng)用 . 北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 17 陳鐵鳴 臥式采油樹生產(chǎn)主閥的創(chuàng)新 . 高等教育出版社， 18 孫靖民 機(jī)械工業(yè)出版社， 19 王勇領(lǐng) 北京 :清華大學(xué)出版社， 20of a 21of 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 22 致 謝 時(shí)間過(guò)得真快，一轉(zhuǎn)眼就幾個(gè)月過(guò)去了，論文總算完成了，我的心里感到特別高興和激動(dòng)，在這里，我打心里向我的導(dǎo)師和同學(xué)們表示衷心的感謝！因?yàn)橛辛死蠋煹恼佌伣虒?dǎo)，才讓我學(xué)到了很多知識(shí)和做人的道理，由衷地感謝我親愛(ài)的老師，您不僅在學(xué)術(shù)上對(duì)我精心指 導(dǎo)，在生活上面也給予我無(wú)微不至的關(guān)懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)，也學(xué)到了很多有用的知識(shí)，同時(shí)我的生活中的也有了一個(gè)明確的目標(biāo)。知道想要什么，不再是過(guò)去的那個(gè)愛(ài)玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，創(chuàng)新的學(xué)術(shù)風(fēng)格，認(rèn)真負(fù)責(zé)，無(wú)私奉獻(xiàn)，寬容豁達(dá)的教學(xué)態(tài)度都是我們應(yīng)該學(xué)習(xí)和提倡的。通過(guò)近半年的設(shè)計(jì)計(jì)算，查找各類臥式采油樹生產(chǎn)主閥的相關(guān)資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因?yàn)槲沂窃趺聪氲模@是我付出的汗水獲得的成 果，是我在大學(xué)四年的知識(shí)和反映。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是來(lái)自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識(shí)，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。 在此，同樣也要謝謝周圍幫助我、關(guān)心我的人，祝愿大家幸福，事業(yè)有成。