采用有限元法計(jì)算了常溫下球閥的密封接觸應(yīng)力分布和變形情況。分析結(jié)果表明，在球閥的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中選用聚四氟乙烯作為閥座材料是可行的。

1、概述

　　密封失效是閥門常見的失效形式之一。由于密封結(jié)構(gòu)中包含復(fù)雜材料特性的密封元件，有限元求解過程中包含復(fù)雜的非線性接觸分析。密封結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)中存在不穩(wěn)定工況( 如溫度、壓力和密封介質(zhì)特性) 等，使采用有限元法進(jìn)行密封接觸分析涉及到幾何非線性和材料非線性等問題。幾何非線性主要體現(xiàn)在接觸過程中接觸部位的準(zhǔn)確確定從而正確地設(shè)置接觸對(duì)，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.chvacuum.com/)認(rèn)為材料非線性主要是指由于大多數(shù)密封件中通常會(huì)采用一些具備超彈性和粘彈性的非線性材料，如各種類型的橡膠和工程塑料等。本文以球閥為例，對(duì)常溫下球閥的密封件進(jìn)行有限元接觸分析，獲得其接觸應(yīng)力和接觸變形情況，檢驗(yàn)校核聚四氟乙烯閥座是否符合強(qiáng)度要求和密封變形限制。

2、有限元建模及加載

　　2.1、載荷計(jì)算

　　在實(shí)際工況下，球閥的球體在介質(zhì)壓強(qiáng)的作用下產(chǎn)生微小偏移量擠壓介質(zhì)出口端的閥座密封件，使得兩者密封面接觸(圖1) 。密封件受到閥體限制產(chǎn)生塑性變形，通過閥座端面將力傳遞到閥體，由于閥體與外接法蘭管件連接，受到固定作用，連接的端面產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的平衡，使整體處于平衡狀態(tài)。根據(jù)對(duì)實(shí)際工況下球閥密封狀態(tài)時(shí)力傳遞過程(圖2) 的分析可知，在閥門的密封狀態(tài)，載荷即外界作用力主要包括介質(zhì)壓力、接觸壓力和端面壓力。由此可知，閥座的載荷理論值q 主要包括介質(zhì)壓力、接觸壓力和端面壓力。