应用CAD技术开发阀门新产品.pdf

一一 年第期 应用技术开发阀门新产品 沈阳阀门研究所阔景波闰洪奎 摘要论述了微机和工作站上计葬机栩助阀门设计系统的基本功能和实现方 式 , 包括信息输 入 、 数据库管理 、设计计算 与校核 、 图形生成与编样和技术文件管理等 。 分析了应用技术开发 阀门新产品所产生的效益 。 总结 了在系统开发与应用过程中的经验体会 。 主题词 阀门 一 、 概述 径质度 口 介温 我厂阀门项目是沈阳市电子振兴办 推广高新技术的重点项目 。 从年到 年月 , 我们用 了近两年的时间 , 先后在微机 和工作站上开发了计算机辅助阀门设计系统 。 该系统以工程数据库为核心 , 把数据库管理与 产品结构设计结合起来 , 并与图形系统融为一 体 , 采用多种语言混合编程 , 技术上达到国内先 进水平 。 系统采用模块化 、 参数化设计及开放式 结构 , 功能齐全 , 标准化程度高 , 实用性强 , 具有 良好的适用性 , 运行稳定可靠 。 从年月份起 , 边开发边应用 , 成功 地在微机上开发出磅级 、 磅级 英寸 厂楔式闸阀计个规格的产品 , 英寸截止阀计个规格的产品 , 英 寸妙止回阀计个规格的产品 , 共计完成 个规格的阀门产品 。 另外开发出磅级 一 英寸计个规格的平板阀 , 恤 、 核岛电动闸阀 , 磅级英寸国际 投标刀型阀等共计个规格阀门新产品 。 所开 发的软件于年末通过了市级技术鉴定 。 许 多规格的产品已投入生产 。 从年月到年月 , 用近 个月时间 , 在工作站上开发了阀门软件 , 圆满地完成了我厂主导产品 、、、 个系列 , 一计个规格 的设计任务 。 绘制 一图纸张 , 即将分 批投入生产 。 二 、 系统设计 通过有关方面的专家及开发人员共同分 析 , 阀门产品有如下特点①系列化 , 同一类阀 门按公称压力分为不同系列产品 , 同一系列产 品又分为几种结构 , 每一种结构基本相同②阀 门设计多属经验和相似设计 , 设计一种新产品 要参考某一系列产品 , 以此为基础 , 进行改进 ③阀门标准件和通用件较多 。 基于上述特点 , 计算机辅助阀门设计主要 针对系列化产品 , 采用模块化 、 参数化及标准化 设计 。 根据产品设计流程图 , 整体系统主要 包括个方面图 , 由主控程序控制运行 , 采 用下拉式汉字菜单进行选择 。 用户信息输人系统 用户输入主要是采用人机交互式的方式 , 以下拉式菜单的形式提供阀门设计依据的基本 参数 。 具体参数如下 阀门类别 板阀 馨圈 截止阀 止回阀 板 楔 输人参数 公称压力 刀型阀 其中阀门类别 、 驱动方式和连接方式采用 点菜单方式 , 输人参数采用提示回答方式 。 该系统与数据库管理系统及图形系统采用 年第期 一一 参数输入 用户户 接接口程序序 据录入询修改吉构设计 寿寿寿寿寿寿寿寿寿寿寿寿寿寿寿寿寿寿寿寿寿 盟 乙乙 录录录录录录录查查查取毛 鞠奢 件件件寸库库 入入入入入入入调调调询询询询询询 调调调调产产产查查查 纂纂纂纂纂纂纂纂纂纂纂纂纂纂纂录录录录 口口口 询询询产产产产产产产产产 入入入入 口口口 修修修 口口 系系系系零零零改改改 口口口 统统统统 葬葬葬 系系系零零 几几几几几几几统统统 葬葬何何何何何何何几几 纂纂纂纂 何何 数数数数数数数 据据据据据据据据 入入 库库库库库库 结结结结结结结结结结结结结构强度度 睡睡 行 ” 尺寸计” 刚度计算算 程程程程程程程程程程程程程序库库 进进进进进进进进行刚度 、强度 度度设计规规 示示注系统统统和稳定性计算算算范材料料 性性性性性性性性性性性性性性性能库库 存存图图 完完完完完完完完成产品零部件件 绘绘图机机机结构设计 ,形成 成 渝渝出图形形形工程图绘制信息息 卜卜 成图形形 图阀门产品设计流程 一一 年第期 计算机辅助阀门设计系统 管理系统 文件管理系统图形生成与编辑系统设计计算与校核系统数据库管理系统用户信息输入系统 图 纠本系统 文件方式传递信息 。 运行后生成两个文件 , 一是 用于记录用户名称的用户标识文件二是阀门 设计信息文件 。 上述选择和输人的数据文件 , 传 递信息给数据库管理系统及图形系统 。 数据库管理系统 根据参数化设计原则建立产品零件几何尺 寸标注信息库 , 材料性能和设计规范标准数据 库 。 数据库管理系统主要对这些数据库进行操 作 , 其中包括产品零件几何尺寸和标注信息等 录入 , 对各类数据库内容查询 、 修改与维护 。 该 系统是计算机辅助阀门设计的核心部分 , 系统 采用模块化分层结构 , 顶层结构如图所示 , 整 个系统为树状结构图 , 其深度为层 。 程序运行采用菜单图方式提示 , 操作 非常简单 。 每种阀门零件分标准件和非标准件 。 标准件管理主要包括查询各种标准件材料 , 特 殊几何尺寸的选择 , 形成其基本几何尺寸数据 文件 , 根据需要绘制零件图或装配图 。 非标准件 管理包括基础数据录入 、 数据查询和修改等功 能 。 每个零件建立一个数据库 , 库中内容包括所 数据醋理系统 图系统数据结构 楔楔式闸阀标准件管理 模块块 等长双头螺栓级开槽平端紧定螺钉钉 型六角螺母级型六角螺母级级 填料填料垫垫 圆柱销普通平健健 螺栓上密封座座 活节螺栓带孔填料垫垫 填料压盖填料压套套 手轮阀杆螺母母 重六角螺母全螺纹螺栓栓 轴承压盖标牌牌 垫片螺母母 油杯杯 图数据库管理系统顶层结构 图楔式闸阀标准件管理模块主菜单 需的几何尺寸及标注信息 。 另外为满足设计计 算需要 , 建立材料库 、设计规范及其标准库。 数 据录入是把已有产品零件的几何信息及标注信 息录入到数据库中去 。 查询与修改是指某种产 品几何尺寸发生了变化需要修改 , 根据给定参 数去数据库中查询 , 查询到以后将其数据显示 在屏幕上修改 , 修改后送回数据库 。 设计计算与校核系统 在阀门设计中需要进行大量的设计计算与 校核 , 因此该系统包括两部分内容 , 一是根据给 定的设计参数确定零件的主要结构尺寸 , 供设 计人员参考二是根据已有的零件结构尺寸进 行强度 、 刚度与稳定性校核 , 对不符合要求的零 件提示修改信息 , 修改后重新进行校核 。 所有的 程序均采用模块化设计 , 并提供了统一的输入 刀型 阀子系统 止回阀子系统截止阀子系统核电阀子系统楔式闸阀子系统平板闸阀子系统 一 一 勺 一 年第期 和输出参数及必要的文档说明 。 以楔式闸阀为 例 , 用户可根据系统菜单图选择计算项目 , 并根据屏幕的提示输入初始参数 。 计算机根据 这些参数值进行计算 , 并将计算结果存入数据 库 , 通过文件管理系统输出设计计算书 。 楔式闸阀设计计算系统 阀座 、 比压设宝 什卜算 阀杆设计计算 闸板设宝长十算阀体设计计算 阀盖设训计算支架设计计算 阀杆螺酬十 算填料压盖计算 图楔式闸阀计算系统菜单 图形生成及图形编辑系统 该系统包括两部分内容图阀门零件 图 、装配图生成和 图形编辑修改 。 图图形系统统 图图形生成成成图形编辑辑 零零零零装装装图图图屏屏屏数数数基基 件件件件配配配形形形幕幕幕字字字本本 图图图图图图图绘绘绘命命命化化化图图 生生生生生生生制制制令令令仪仪仪形形 成成成成成成成编编编菜菜菜菜菜菜菜 辑辑辑辑辑辑辑辑单单单单单单单 寥寥寥寥寥寥寥寥寥寥寥寥寥 图图形系统结构 图形生成系统采用模块化 、 参数化及标准 化绘图方式 。 所谓的模块化是将阀门零部件按 其形状特征分成若干个小模块 。 以阀体为例 , 可 分为端法兰 、 中法兰 、 外中腔 、 外底腔 、 内中腔 、 内底腔 、 阀座 、 导轨和通道等模块 。 每个模块都 进行了标准化和系列化的特征处理 。 设计者将 不同的模块组合到一起即形成了一 个完整零 件 。 修改其中的某一模块如端法兰 , 并不影响其 他模块 。 例如 我们设计的中压楔式闸阀 , 其端 法兰是按标准设计的 , 若要改成阀门 只需将端法兰换成标准的 , 其他模块不动 , 重新组合即形成了新的产品 。 各种标准的法兰 及其他模块都已存入计算机 内 , 用户只需根据 菜单提示给出关键参数即可调出所需要的模 块 。 所谓参数化 , 是将产品进行分类和归纳 , 不 同类别采用不同的数据结构 。 对图纸按国家标 准进行重新处理 , 并将图表中每个几何尺寸都 定义一个变量 , 同一类产品的相同零件都用相 同变量表示该数据 , 并以一种尺寸形式表示出 来 。 参数值存入数据库 , 如果新设计的阀门与 已有的产品结构相似 , 则只修改某些参数 如阀 杆长度 、 阀体中腔高度与中法兰尺寸等然后 存入数据库图形生成就依据这些参数值 。 图形 』 自动生成后可以利用图形编辑系统在屏幕上对 图形进行交互式修改 , 然后 由绘图仪输出图形 图 。 该系统在线型 、 尺寸标注 、 形位公差 、 粗糙 度 、 图框 、 标题栏 、 技术要求及汉字等方面 , 全部 执行国家标准 。 绘图菜单采用数字化仪菜单及 适合设计人员的图形屏幕菜单与下拉式菜单等 形式 。 一般设计人员只需进行简单的培训就可 使用 , 非常方便 。 工作站系统是从实体建模开始 , 根据 设计者的意图 , 建立三维实体模型图 , 并可 自动计算零件的重量 、质心 和惯性矩等几何特 征 。 设计者若对结果不满意 , 可随时修改图形 上的尺寸 。 计算机自动按修改后的尺寸生成新 的图形 , 并可根据需要对不同部位进行剖切 。 实 体设计完成后 , 可自动生成二维工程设计图纸 。 设计者可对其做进一步的标注与修改 。 所有零 部件设计完毕后 , 应用系统装配软件 , 可将各个 零部件组装成完整的产品图 。 另外还可以 模拟闸板运动及作干涉检查 。 发现问题及时修 改尺寸 , 保证了设计质量 。 技术文件管理系统 本系统用来管理产品装配件的所有相关文 件 , 包括图形文件和非图形文件 。 它提供零件 、 部件和特定文件的查询 、 删除等功能 。 系统与计 算机排版系统相连接 , 按标准格式排版 、 查询和 打印各种零件的设计计算书 。 每种零件的设计 计算书的格式都已用程序设计好 , 设计人员进 行设计计算与校核系统后 , 所生成的数据通过 数据库传入本系统 。 系统还包括 产品使用说明 一一 年第期 书和产品零件明细表等技术文件的生成与管理 。 设计人员可对其进行查询和打印 。 了了了了了了了了了了了了了了了了了 幢幢 ⋯⋯ 邀邀 豁豁一一 瀚瀚瀚瀚瀚瀚瀚瀚瀚瀚 告告 滋滋 了了了 「 照照厂 习习 ⋯⋯⋯ 蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄蓄 目目目目目目目目目 叫 飞 一 三三 祸祸祸祸板 产环恶尸尸尸尸尸尸尸尸尸尸 ⋯⋯⋯⋯⋯ 民 口二且 曰曰曰网 网网 , 卜匆卜毛 毛 ‘‘‘‘‘‘, ““, 一。, ⋯⋯ 几,日 饭 胃胃胃日日日日日日日日日日日 , , 图闸板设计图纸 图阀体与阀盖三维实体造型图 三 、 效益分析 一 设计技术的进步 。 开发出的阀门产品会带来可 观的经济效益 。 以中压楔式闸阀为例 , 应用 应用技术进行阀门设计 , 使阀门设计技术开发出来的新产品重量比老产品减 领域发生了根本变革 , 推动了阀门设计方法及轻了 。 按年的订货量计算 , 仅产品原 一一 年第期 售后服务 , 技术支持不可忽略 属高新技术 , 技术难度较大 。 除硬件 本身外 , 还有系统软件 、 支撑软件和二次 开发应用软件等 , 缺一不可 , 哪部份出了毛病 , 都不能正常工作 。 企业技术应用人员 , 一 般对硬件和系统软件并不熟悉 , 出现故障自己 难以处理 。所以在技术上必须要有依托, 以便及 时排除故障使开发工作顺利进行 。 通过大量的 正反两个方面的经验教训 , 使我们深刻认识到 , 售后服务 、 技术支持决不是一句空话 , 必须选好 合作伙伴 。 蝶阀的水动力矩计算 清华大学叶宋开吴浴辉 摘要 利 用理想流体的定常 、 无旋流动的假定 , 根据对误差大小影响因素的分析 , 在直角坐标 系中求解拉普拉斯方程 。 求出碟阀阀瓣土的速度分布 , 利用伯努利等公式计葬出阀瓣止的压力和作 用在其上的力矩 , 这种方法对于计葬大开度情况下的对称和扑对称蝶闪的力矩是十分有用的 。 主题词蝶阀阀瓣水动力学计算 一 、 前言 水动力矩是蝶阀设计中的一个重要参数 , 尤其是在研究管路中的水锤压力时 , 应准确地 了解阀门的开闭速度和在各种开度下作用在阀 瓣上的力矩 。 当然 , 对于对称阀瓣的蝶阀 , 其力 矩可按经验公式计算 。 ,, 一卫扩 卫 匕 川 , ,, 上里至丝“ 一 条一古 。 溉毛 二 , 。 , “’ 乙 五八 力矩 、 水动力矩系数 条 、如 阻力系数 万 开度 蝶阀通径 式中 重力加速度 , 式中的水动力矩系数、和阻力系数条等 均是根据具体的阀瓣结构和阀瓣攻角 夕等参数 而确定的实验系数 。 因此 , 对于目前结构形式多 样的偏心蝶阀 , 仍旧使用上述公式计算力矩 , 必 然会带来较大的误差 。 随着流体力学的发展 , 用数值计算的方法 求取蝶阀的力矩显然是十分可取的 。 然而 , 流体 在蝶阀内的流动是粘性流体的三元内流绕流问 题 , 是一个很复杂的问题 。 尽管有些程序可以计 算粘性流体的三元流动 , 如苏铭德等编著的 一 程序 , 性能优良 , 但用于计算本间题 , 尚未 达到令人满意的地步 。 并且 , 其计算的时间过 长 。 因此 , 本文采用理想流体无旋流动的假定 , 简化问题 , 求解拉普拉斯方程 。 得出速度的分 布 , 然后再由伯努利方程求出阀瓣上的压力分 布 , 并进而求得作用在阀瓣上的力矩 。据此而编 制的程序简单 , 计算结果与经验公式作了比较 , 结果是令人满意的 。 当然 , 条件是阀门的开度要 比较大 。如果开度小, 在阀瓣的背流面会产生强 烈的旋涡 , 这时需要采用其他的方法计算力矩 。 二 、 大开度情况下的基本假定 在计算大开度情况下蝶阀的水动力矩时 , 作了如下三个基本假定 。 流体是不可压缩的理想流体 。 把流体看