其稳定可靠性以及其他性能指标已达到比较高的水平，随着球阀的技术进步，在可以预见的短时见内，特别是在石油天然气管线上、炼油裂解装置上以及核工业上将有更广泛的应用。此外，在其他工业中的大中型口径、中低压力领域，球阀也将会成为主导的阀门类型之一。

二，文献综述

三，方案论证

3。1Q41F-1。6法兰直通式球阀工作原理及结构分析

球阀的主要功能是切断或接通管道中的流体管道，即球阀通常为闭路阀。因此，球阀的作用原理很简单：借助驱动装置的在阀杆端施加一定的转矩并传递给球体，使它旋转90°，球体的通孔则与阀体通道中心线重合或者垂直，球阀便完成了全开或全关的动作。如下图所示为Q41F1。6法兰式直通阀的基本结构

3。2球阀零件结构选择方案

阀体，球心，阀杆是球阀的主要零部件，它们的选择对于球阀的质量有着至关的影响

3。2。1阀体

阀体形式主要分为三种，一片式，二片式，三片式

一片式球阀和两片式、三片式球阀的区别在于流量上，一片式球阀内部设计结构属于缩颈设计，同等口径的产品一片式球阀要比其他两种球阀流量要小的多。抗压能力方面也不如两片式，但比三片式要好一点。一片式球阀优点是成本低，价格便宜；两片式球阀在抗压能力和流量上都是这三种产品中最优秀的，是片式球阀里面的首选；三片式球阀设计结构的最大特点就是安装便捷，由于三片式球阀在安装时可以自行拆解安装，这样就在不同的管道中即使是其他一些连接方式都完全没问题

考虑到铸造以及加工的难度，本球阀设计为二分体，螺栓连接，“o”型密封圈连接的形式。

二分体式球阀其特点是将阀体沿与阀门通道轴线相垂直的截面分为不对称的左右两半，球体从截分面孔道装入，左、右两半阀体用法兰连接的球阀。铸造加工和装配都比较简单。

球心

3。2。2阀杆

阀体材料为碳钢的，阀杆材料为Cr13或18-8Cr系列不锈钢。对于Cr13材质的阀杆在金加工之前，进行调质处理(淬火+高温回火)，热处理后其硬度达到HB240～280。阀杆经调质处理后，能获得良好的综合力学性能。从而提高了阀门的使用性能。对于18-8Cr系列不锈钢阀杆，则进行表面硬化处理(渗氮处理等)。以提高阀杆的抗腐蚀性和抗擦伤性

3。2。3阀芯

球阀的阀芯是球体，阀启闭件（球体）由阀杆带动，并绕阀杆的轴线作旋转运动。球体材质比较多，碳钢，锻钢，陶瓷等。由于球阀阀芯的公称直径较小所以选用实心碳钢。

3。3有限元分析阀体力学特性的过程方案

采用人工建立有限元网格并计算的方法对阀门强度和缸体，阀体应力及位移等进行分析，虽然也能实现阀门的设计，但计算方法工作量大，计算过程繁琐，精确度也不高，所以选择solidworks软件先对球阀进行三维建模，再转化为ANSYS的实体模型，进行力学分析，可对分析结果进行直接的观察，不仅简化了工作过程，减少了计算量，而且提高了计算精确度。

3。3。1三维建模软件选用solidworks对球阀进行三维建模，因为solidworks功能强大，操作简单。

3。3。2有限元分析软件

选用anays有限元分析软件将实体模型转换为有限元模型对球阀进行力学特性分析

3。3。3有限元法选择及计算

从选择基本未知量的角度来看，有限元法可分为三类:

(1) 位移法是取节点位移为基本的未知量;

(2)力法是取节点力为基本的未知量;