目前，球体最大公称直径已达到，这是美国公司为田纳西州的个泵站所提供的台球阀，用作透平机出口的切断阀，设计压力为.。球阀的最高工作压力已达到，其相应温度高达。球阀不仅在般工业管道得到了广泛应用，而且在核工业宇航工业的液氧和液氢输送管线上普遍采用。全塑料球阀近年来发展较快。其特点是耐腐蚀总量轻成本底。在水道化学管道上应用越来越广。德国家阀门公司已制造出通径为的塑料球阀美国家阀门公司制成种含氟塑料球阀，它具有高强度优良的耐温与耐腐蚀性能，适应温度为。大口径输油或天然气管线是球阀应用的个重要方面。公称通径范围，工作压力通常为.。为了确保安全，些制造厂商按管线球阀的使用特点和他所受外界自然条件的影响，进行抗地震的弯曲实验防止火灾蔓延的实验耐气候条件的综合实验紧急切断实验等。为了适应高温工况的需求，近年来还发展了高温球阀，它的阀座材料不再是聚四氟乙烯，而是金属石墨或碳素纤维等。些特殊用途的特殊结构球阀在不断涌现。，降低了切换阀的流阻并减小了如在我国国防科研的实验系统上采用了自行研制的三通半球阀扭矩。我们可以预料今后几年球阀将在以下几个方面得到更大的发展密封面材料聚四氟乙烯作为球阀密封面材料已有年历史，但它必定还会在生产工艺物理性能主要是克服冷流性提高耐压性耐温性能方面进步改善，以提高球阀的性能和适用范围。耐高温耐磨耐腐蚀的低摩擦的金属或非金属材料将会不断研制出来。新型球阀结构将会不断涌现其目的主要在于提高寿命密封可靠性和改善加工工艺性。比如本设计的轨道式。全塑料球阀将会有很大发展在新型塑料的应用结构与注塑工艺性等方面的发展将会使塑料球阀的通径适用工作温度与压力范围进步扩大。长输管线球阀会在摩擦,磨擦,球阀,设计,毕业设计,全套,图纸该设计是为了改善传统球阀的缺点而做的，传统球阀的缺点是摩擦大使用寿命短密封性能不好。此设计可以根据流体冲蚀磨损腐蚀程度和工作压力来调整密封比压。轨道式无摩擦球阀是种新型的球阀，它利用阀杆头部的斜面凸轮与导轨套螺旋槽的配合来实现球阀的无摩擦开启关闭和金属密封的新型阀门所以设计中的关键问题是要避免产生摩擦，密封要紧，最终达到高效率高质量耐用性等要求。本论文研究对轨道式无摩擦球阀的运动和动力分析方法，完成了球阀启闭运动轨迹球体运动空间以及主要零部件的受力分析设计。该球阀具有启闭无磨损，关闭时压力可调节和启闭省力的优点克服了普通球阀因密封比压大而使密封面容易磨损的缺点，延长了球阀的使用寿命。关键词无摩擦球阀轨道式凸轮章引言.课题来源.选题目的和意义.球阀的发展趋势.本文研究的主要内容第章主要结构参数轨道式无摩擦球阀技术要求技术参数技术要求型号及其含义.主要结构尺寸球体直径密封面宽度及压紧比压密封比压球阀结构长度及连接法兰尺寸第章运动轨迹设计.球阀启闭运动轨迹滚动启闭球阀摆动凸轮的轮廓.球阀下支承外形滚动柱面与倒角半径倒角中心点位置滚动空间第章结构设计和计算.阀杆机构受力状况球阀受力状况阀杆支承反力与支承结构型式选择摩擦阻力扭矩阀杆承受的轴向力.操作扭矩和手轮选择操纵扭矩径选择.零件设计与计算具有螺旋导轨槽衬套的主要结构尺寸球阀销轴接触强度球阀下支承的接触强度第章工作能力校核.工作寿命.实际工作压力的潜力估计阀体壁厚承压能力阀体与阀盖连接螺栓阀盖连接法兰承载能力阀杆头部承载能力.寿命和实际工作潜力估计寿命估计承压能力估计结论致谢参考文献第章引言.课题来源阀门是种量大面广的通用机械产品，国民经济各部门所需要的阀门数量很大，应用范围也非常广泛。输送流体介质离不开管路，而控制介质流动则离不开阀门。凡是需要对流动介质进行控制的地方，都必须安装阀门，阀门可比喻为“管路的咽喉”。球阀是本世纪年代问世的种阀门，在半个世纪的时间里，球阀已发展成为种主要的阀类。球阀经过半个世纪的发展已经有了很大的改进和发展，广泛应用于能源石油化工冶金等领域，起着截流控制等作用。传统的球阀具有以下特点流体阻力小。位置时斜面终止点扁头始端位置，只缺边扇形即斜面起始点。，由式直接计算得如果按矩形近似计算表阀杆头部截面力学性能截面截面Ⅰ对称于杆轴线截面Ⅱ斜面起始点近似矩形由表知，可以用矩形近似计算，在本节中用截面Ⅱ的和进行计算更接近实际状况。抗弯强度阀杆头部受力可近似为悬臂受集中负荷，如图所示，由式确定，而计算受力矩离应选择在阀门完全关闭状态下力作用点，距斜面起始点约为即大于或等于斜面长度位置，由式，命得式中材料许用应力，阀杆材料，阀杆头部刚度计算按图所示受力状态，在阀杆头的挠度和变形角度对于般传动轴来说在轴承出弧度第章工作能力校核.工作寿命此处工作寿命系指操纵阀杆部件部分，根据前述计算知，球阀销轴接触强度较大，是该部件的薄弱环节，它又是阀杆运动关键部位，因此寿命取决于它。通常接触疲劳极限试验循环基数不应小于次，因此实际材料疲劳循环次数为式中接触疲劳许用极限应力，接触疲劳许用极限应力时的循环试验次数，次接触应力，指数，由第三部分四节项知，略高于许用，可以使用，将代入式得次考虑到实际材料硬度可能变化，及冲击负荷，实际寿命式中安全系数考虑实际材料硬度变化，及负荷变化，取，次因此预计工作寿命次以上。.实际工作压力的潜力估计阀体壁厚承压能力阀体实际壁厚，按第四强度理论计算或式中阀体中腔最大内径公称压力，附加量，材料许用拉应力，在本结构中，材料由式得到按壁厚容器公式计算，其中因而式中材料许用应力取和两者中较小值，通常.，.。材料，或，选取，由式得美国计算方法式中公称通经，壁厚系数，当,许用应力，通常取附加裕量，中，.，.中.当.，按美国标准，由式得当.，选用可得由以上计算表明阀体可能承受级压力。阀体与阀盖连接螺栓螺栓截荷式中密封垫片宽度在本课题中密封垫片压紧系数，选用石棉，接口内径，原结构紧固螺栓承压能力紧固螺栓数为，螺栓有效工作面，其承载能力为，由式知式中抗拉许用强度，找阀门设计资料，选用材料，螺栓球阀外径同，它与倒角圆角的接点的位置应远离球阀滚动时用于支承的柱面区。图球阀下支撑点外形当倒角半径为，轴承内孔直径为，经倒角半径为起点与球阀形心连线与轴夹角近似为在本设计中，因而倒角中心点位置点位置应为倒角中心点位置在本项设计中滚动空间要求以点为瞬心，为半径能作无滑动的滚动，此时点长度和与轴夹角关系为当球阀转动角后，点在轴上投影为根据大小来确定尺寸配合间隙。在本项设计中。在滚动中要求右边增大半径.，而左边滚动中出现空隙，此时,空隙为.,考虑左右状况，理论上还有空隙.,因此选择优先配合，支承轴承孔。第章结构设计和计算.阀杆机构受力状况球阀受力状况球阀受力状况可以简化为图所示状态，图中式中式中与见图中尺寸。图球阀受力状况简图因此球阀密封压力所需压紧力轴向总推力，参考式可得本设计中合力和当流体正向流动时，由于，因此当流体反向流动时密封时，要保持密封面值，因此球阀上受倒阀杆作用力引起支反合力在本设计中在后面分析中应用与，在强度计算时将考虑和。阀杆支承反力与支承结构型式选择方案前支承导向型即无后支承图是方案的力系平衡图，由图可得，而，因而图前支承导向受力图因此区间区间因此方案前后支承导向型图是方案受力状况图，由图可知图前后支承导向受力图因此，当比较两个结构方案，方案受力状况较好，在结构设计上又允许设计后支承，因此选用方案只考虑时摩擦阻力扭矩阀杆支承摩擦阻力扭矩式中导轨槽螺旋角，.摩擦系数，润滑不良，取.阀杆直径，因此密封摩阻扭矩遥控自控工作可靠性寿命等诸方面得到提高，它们的需求量也会增加。.本文研究的主要内容无摩擦球阀在国外研究较早，现在技术基本成熟国内虽也有单位进行过研究并投入了生产，但明显落后于国外，国内需求还依赖于进口，技术还不够成熟，有待于进步完善其技术，更广泛的投入生产。无摩擦球阀有很广的国内外市场，特别是我国西气东输工程中应用甚广。本文详细阐述了“无摩擦球阀的原理研究及结构设计”，讨论了实现轨道即轨道式球阀运动功能的设计实现，以及软件的应用过程，主要包括以下几个方面的内容详细分析了运动原理。该设计是通过阀杆头部的斜面凸轮和和螺旋导轨槽的配合来实现球阀的启闭运动。详细讨论了运动轨迹的设计。通过数学方法和数据计算详细说明了球阀启闭的运动轨迹，如图所示。在认识了运动原理和运动轨迹设计后，利用软件绘制工程图第章主要结构参数轨道式无摩擦球阀技术要求技术参数公称通径公称压力.适用温度适用介质石油及制品天然气氧气其他气体技术要求阀门的开启关闭动作操作机构带动阀杆上升，使球体沿通道轴线位移脱离阀座阀杆继续上升并同时旋转，带动球体绕阀杆轴线旋转角度，阀门开启运行过程中球体只是沿通道轴线位移和绕阀杆轴线旋转关闭与开启动作相反。阀门作用切断介质调节流量。阀门操纵手动仿阀门操纵原理型号及其含义.主要结构尺寸球体直径球体半径式中球体通道孔径根据，钢制球阀阀体的最小流道直径，当.时不缩径直径，因此选择确定.。根据,当,球径,即。图球体通道孔径密封面宽度及压紧比压密封宽度根据图所示，球面接触外点半径即.密封面在垂直于流体流动方向上投影宽度.压紧比压，式中压力，常数，常温液体，常温汽油煤油空气蒸气及高于液体，.氢氮及其它密封要求高的.，与密封面有关系数，详见表。表系数表面材料钢硬质合金硬聚氯乙烯，铝及铝合金，尼龙，聚四氧乙烯黄铜青铜铸铁中硬橡胶软橡胶密封性能较好。球阀通道平整光滑，不易沉积介质。结构简单。传统球阀明显的缺点阀的开启和