剛度是蝶閥設(shè)計中的重要問題,它與蝶板、閥軸及連接等因素有關(guān)。
(1)閥軸尺寸 AWWA C504 中規(guī)定了閥軸尺寸。閥軸尺寸達(dá)不到要求,可能出現(xiàn)剛度不夠,反向密封泄漏,開啟力矩大等現(xiàn)象。軸的剛度與 1/EI 有關(guān),也就是說要提高剛度減小變形問題應(yīng)該從提高 EI 著手。E 是彈性模量,一般鋼材差別不大,選用好的材料對剛度影響不大。I 是慣性矩,與軸的截面尺寸有關(guān)。閥軸的尺寸一般按彎扭合成計算,它不僅與扭矩有關(guān),而且主要與彎矩有關(guān),尤其大口徑蝶閥彎矩比扭矩大得多。
(2)軸孔配合 AWWA C504的舊版本中規(guī)定,蝶閥軸是一根直通的整軸。1980 版本以后,提出可以做成兩段短軸。AWWA C504及 GB12238 規(guī)定,軸與孔的嵌入長度應(yīng)為 1.5d。日本蝶閥軸向尺寸中閥體內(nèi)邊緣與蝶板支承端之間的間隙(C 值)給出規(guī)定,一般與口徑大小有關(guān),在 25~45mm 之間,也就是盡量減小軸支承間的距離(C 值),從而減小軸的彎矩和變形。
(3)蝶板結(jié)構(gòu) 蝶板結(jié)構(gòu)形式與剛度有直接關(guān)系,因此除平板形外多做成鍋形或桁架形。總之是為了增大斷面的慣性矩,以提高剛度。
(4)閥體結(jié)構(gòu) 大口徑蝶閥閥體設(shè)計中也存在剛度問題。一般有圈筋和橫筋,實際上橫筋只是增加穩(wěn)定性,不宜太多,主要是圈筋。如果能加∩形筋則對剛度更有利,但存在工藝性差的問題。
蝶板上所受介質(zhì)壓力大部或全部(反向)是通過軸傳遞到軸承上去的,因此軸承起到非常重要的作用。國外蝶閥有的轉(zhuǎn)動很輕巧,小口徑閥門一個手指都能轉(zhuǎn)動,而國產(chǎn)蝶閥有的轉(zhuǎn)動卻很沉重,這除了與同軸度、對稱度、加工精度、光潔度和填料的質(zhì)量有關(guān)之外,很重要的一個因素就是軸套材料的潤滑性。AWWA C504 標(biāo)準(zhǔn)提出,閥體中安裝的軸套或軸承應(yīng)屬于自潤滑材料,軸套存在減磨潤滑問題,不允許銹蝕。沒有軸套,即使閥軸是不銹鋼,閥體也有銹蝕及膠合粘著問題。采用軸套還可以增加剛性。
小口徑蝶閥的軸與蝶板采用鍵或花鍵連接為宜,也可以采用多邊形軸連接或銷釘連接,大口徑蝶閥的軸與蝶板多采用鍵或錐銷等連接。目前軸與蝶板采用銷連接的比較多。在惡劣的工況條件下連接銷有損壞現(xiàn)象,這主要是由于制造的原因,其中吻合精度不好,銷子尺寸選擇不合適,銷子硬度不夠或采用材料不合適等應(yīng)引起注意。大型蝶閥的軸與蝶板可采用特殊的方法進(jìn)行連接。
蝶閥的結(jié)構(gòu)長度向短系列發(fā)展,但這樣的做法要慎重。因為結(jié)構(gòu)長度太短對強(qiáng)度有影響。國際標(biāo)準(zhǔn)對法蘭蝶閥短系列結(jié)構(gòu)長度做出了規(guī)定,但是壓力較高的閥門結(jié)構(gòu)長度不宜改短,否則會出問題,尤其是鑄鐵等脆性材料。