大口径闸阀具有工艺简单、流体阻力小、可靠性高、寿命长等特点,被广泛应用于矿山、冶金、石油化工等行业管道输送。然而在实际使用过程中存在阀体和闸板变形过大、阀杆弯曲变形等问题。为了解决这些问题,通常采用加大阀体的厚度的方法,这样则会导致大口径闸阀成本过高,阀门笨重。也可以对阀体的结构优化,采用加强筋的方法来增加阀体的刚度强度。但是在闸阀优化过程中,关于闸阀开关扭矩设置对阀杆弯曲失稳问题和阀门密封的影响缺少研究。大口径闸阀的设计多是使用原始的理论公式与经验结合的方法,随着计算机技术的发展进步,以及有限元与计算机的结合技术日趋成熟,ANSYS逐渐能够满足各种动力学仿真分析的技术要求。在分析的过程中,通过改变模型材料、参数等,模拟、分析阀门在各种情况下的受力、变形情况等。与利用理论、经验公式计算相比,利用ANSYS进行分析能够缩短工时、降低成本,为实际的生产提供精确的理论依据。本课题以Class150-NPS24-Z_A40型闸阀为例,对闸板和扭矩设置问题进行分析,利用有限元软件对闸板、阀杆进行分析计算。建立模型,接触方式为阀杆和闸板绑定接触,闸板和阀座摩擦接触,阀杆和填料摩擦接触等。其具体内容如下:(1)常温时,在阀杆失稳临界力和设计关闭力两种情况下,对闸阀在关闭状态下阀杆受到轴向力作用进行分析。在临界力时,分析阀杆的稳定性情况和阀座密封面的密封比压,上密封端填料函处的应变和变形情况。(2)高温时,分析设计关闭力作用下闸阀应力应变。观察阀杆、闸板变形情况,研究阀座密封面密封比压是否满足密封要求,对比常温时的分析结果。结合临界失稳力改变轴向力的大小,得出满足材料的强度要求,且达到密封要求的力。计算出扭矩大小,对高温时开关力矩设置提供参考。