介紹了流體供應(yīng)系統(tǒng)用浮動球球閥結(jié)構(gòu)和性能，以及故障閥門失效產(chǎn)生的原因和機(jī)理。基于ANSYSWorkbench平臺建立模型，依據(jù)閥門的工作特性，對球體和左閥體分別在不同載荷下的閥門疲勞壽命情況進(jìn)行仿真和分析，獲得閥門球體和左閥體變形量、應(yīng)力集中和疲勞損傷大小及位置，并與閥門實際使用情況進(jìn)行對比驗證。提出了改進(jìn)措施和延長閥門壽命的方法。

關(guān)鍵字：球閥 流體 靜力結(jié)構(gòu) 疲勞壽命分析 GAE

1 概述

當(dāng)流體介質(zhì)為低沸點液體時，液體易氣化形成飽和蒸汽壓。如果閥體內(nèi)腔留存了低沸點液體，在環(huán)境溫度大于沸點時，閥體內(nèi)腔會因受到大于閥體材料屈服應(yīng)力而膨脹過度，乃至失效。如用于某流體供應(yīng)系統(tǒng)的球閥在管道兩端無介質(zhì)情況下發(fā)生了大量介質(zhì)泄漏。檢查發(fā)現(xiàn)閥門密封圈因崩裂已失效，閥門球體部分破裂且整體變形嚴(yán)重，左右閥體連接螺栓的螺紋咬合卡塞無法調(diào)整，閥體連接處的密封調(diào)整墊片完全撕裂，閥座密封件撕裂，閥桿有明顯變形，閥門內(nèi)部介質(zhì)殘留較多。根據(jù)統(tǒng)計，流體系統(tǒng)曾多次發(fā)生過同類型球閥球體卡住和閥桿斷裂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)可靠性。因此，研究閥門故障產(chǎn)生機(jī)理對延長閥門的使用壽命和流體系統(tǒng)可靠性具有重要意義。基于計算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)，對閥門進(jìn)行靜態(tài)分析與疲勞壽命分析。

2 結(jié)構(gòu)及性能

球閥由閥體、閥座、閥桿和驅(qū)動裝置等組成，球體為浮動結(jié)構(gòu)。利用球體繞閥桿的軸線旋轉(zhuǎn)90°實現(xiàn)閥門的開啟和關(guān)閉（圖1）。球閥的截止作用是由金屬球體在介質(zhì)的作用下，與彈性閥座之間相互壓緊來完成。閥座密封圈在一定的接觸壓力作用下，局部發(fā)生彈塑變形。這一變形可以補償球體的制造精度和表面粗糙度，保證球閥的密封性能。