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一种新型的球阀，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。 目录 第1章引言1 1.1课题来源1 1.2选题目的和意义1 1.3球阀的发展趋势2 1.4本文研究的主要内容2 第2章主要结构参数4 2.1.轨道式无摩擦球阀技术要求4 2.1.1技术参数4 2.1.2技术要求4 2.1.3型号及其含义4 2.2主要结构尺寸4 2.2.1球体直径4 2.2.2密封面宽度及压紧比压5 2.2.3密封比压6 2.2.4球阀结构长度及连接法兰尺寸6 第3章运动轨迹设计7 3.1球阀启闭运动轨迹7 3.1.1滚动启闭7 3.1.2球阀摆动7 3.1.3凸轮的轮廓8 3.2球阀下支承外形10 3.2.1滚动柱面与倒角半径10 3.2.2倒角中心点位置11 3.3.3滚动空间12 第4章结构设计和计算13 4.1阀杆机构受力状况13 4.1.1球阀受力状况13 4.1.2阀杆支承反力与支承结构型式选择14 4.1.3摩擦阻力扭矩16 4.1.4阀杆承受的轴向力18 4.2操作扭矩和手轮选择21 4.2.1操纵扭矩Mc 21 4.2.2径D选择22 4.3零件设计与计算22 4.3.1具有螺旋导轨槽衬套的主要结构尺寸22 4.3.2球阀销轴接触强度23 4.3.3球阀下支承的接触强度24 第5章工作能力校核31 5.1工作寿命31 5.2实际工作压力的潜力估计31 5.2.1阀体壁厚承压能力31 5.2.2阀体与阀盖连接螺栓33 5.2.3阀盖连接法兰承载能力35 5.2.4阀杆头部承载能力37 5.3寿命和实际工作潜力估计38 5.3.1寿命估计38 5.3.2承压能力估计39 结论40 致谢41 参考文献42 阀门是一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50年代问世的一种阀门，在半个世纪的时间里，球阀已发展成为一种主要的阀类。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： 1）流体阻力校 2）密封性能较好。 3）球阀通道平整光滑，不易沉积介质。 4）结构简单。 传统球阀明显的缺点： 1）阀的开启和关闭摩擦很大。 2）摩擦大引起密封材料的磨损，使球阀的密封性能下降。 3）阀的使用寿命不长。 4）大型的球阀开启和关闭比较费力 因此设计一种无摩擦的球阀即可以改变传统球阀摩擦大的缺点，使球阀更耐用和可靠。该设计旨在减小传统球阀的摩擦，适当补偿磨损，提高球阀的使用寿命和密封性能。 在石油化工领域、大型煤液化工程关键设备、冶金部门、“南水北调”工程、西气东输工程、环保工程等球阀市场需求很大。通过对阀门市场的调查分析，在“十一五”中，阀门需求量的总体趋势为上升趋势，阀门这个量大面广的产品，其需求量在稳定中增长。其中球阀的市场需求占阀门试产需求的15.5是各类阀门中需求最多的。由此可见，球阀在我国有着巨大的市场潜力。 球阀，是一种以球体作为关闭件的阀门，它起源于本世纪50年代。早在19世纪80年代美国就开始设计球阀，但是由于当时缺乏合适的材料，限制了球阀的发展，使它未成为一种正式工业产品。直到本世纪50年代，聚四氟乙烯等弹性密封材料的出现才使球阀的产生与发展出现了转机；同时，也由于机床工业的发展，使球体加工技术提高，能够实现球体所要求的尺寸精度和表面粗糙度。 目前，球体最大公称直径已达到3050mm，这是美国Escher Wyss公司为田纳西州的一个泵站所提供的4台球阀，用作透平机出口的切断阀，设计压力为4.8Mpa。球阀的最高工作压力已达到72Mpa，其相应温度高达1000°C。 球阀不仅在一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。德国一家阀门公司已制造出通径为6″的塑料球阀；美国一家阀门公司制成一种含氟塑料球阀，它具有高强度、优良的耐温与耐腐蚀性能，适应温度为≤250°C。 大口径输油（或天然气）管线是球阀应用的一个重要方面。公称通径范围：600～1400mm，工作压力通常为：8.0Mpa。为了确保安全，一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。