Page 157 - 机械工程及自动化创新研究

第四章 阀门设计的相关研究

极作用（避免环境污染，维护生态平衡，促进生产力发展）。
（三）失效模式分析
风险点评估或称设计的失效模式分析，主要是研究产品失效可能带来的后果，
由此而形成的损失，通过分析，采取防范措施，以尽可能地减少或降低失效后果。

在风险评估时，需重点确认设计输入是否完善，设计方案是否存在薄弱环节，密
封结构是否可靠，找出可能存在的风险点予以优化。
泄漏是最常见的阀门失效形式，导致阀门泄漏的主要原因有连接失效、壳体
泄漏、密封失效等。连接失效通常表现为连接螺纹过短、螺牙过细或连接部位壁

厚过薄形成的强度不够，使用一段时间后出现连接失效泄漏，需加强连接部位的
强度设计。壳体泄漏多为工艺缺陷（如砂眼）或加工内应力所致，需要改善加工
工艺，增加去应力退火等；对于水阀结冰爆裂失效，还要从使用和系统运用角度
上进行改良（增加防冻阀）。

密封失效主要和密封面损伤、密封结构有关，需要加强密封面的防护，改善
密封结构设计。阀门常用密封结构有 O 形圈密封，垫片密封、硬密封等。O 形
圈密封作为一种低廉成本，适用于装在各类阀门中，在规定的温度、压力以及不
同的液体和气体介质中，于静止或运动状态下起密封保护作用，是最常用的密封

方式。O 形圈密封是典型的挤压型密封，在 O 形圈密封结构设计时，应根据工
作介质、密封环境确定适合的 O 形圈材质和硬度，并合理设计密封压缩率、拉
伸量、槽宽（一般如表 4-1 所示，表中 d 为 O 形圈线径）、最大允许挤出间隙、
安装倒向角等。垫片多用于两个零件连接端面的密封，通常需设计防丢结构、防

止垫片过度压缩的限位结构。

表 4-1 O 形圈设计主要参数

密封方式 静密封 往复动密封
槽宽 1.3~1.5d 1.05~1.1d
拉伸量 1.03~1.04 1.02
压缩率 15%~30% 9%~25%

密封副的两侧均采用金属材料或较硬的其他材料的密封方式，称为硬密封。
硬密封多用于调节流体阻力或高温密封场合，具有耐高温、抗磨损、机械性能好
等优点，但密封效果相比软密封较差，对密封副的加工同轴度要求高，密封面一

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