1. 研究目的与意义
阀门在管路和气路组件中是一个十分重要的部件，是石油、化工、电站、宇航以及海洋等国民经济各部门不可缺少的流体控制设备，其样式多种多样，功能也各不相同，常见的有压力阀、减压阀、单向阀、节流阀、电磁阀等等。在特定的使用场景下，需要使用相应阀门或者阀门组合实现相应的功能。其中，单向阀是一种只允许流体/气体工作介质沿着一个方向流动的阀门，当单向阀上游压力高于下游压力一定值时阀门开启，当下游压力高于上游压力一定值时阀门关闭，所以单向阀又称为止回阀。 单向阀主要工作性能指标包括密封性能、工作寿命、开启性能和稳定性等。其中，单向阀的密封结构形式在很大程度上决定了单向阀的工作性能，常见的单向阀密封形式包括球面密封、锥面密封、平面密封等。压簧是单向阀的主要零部件，对单向阀的主要工作性能有很大的影响。在日常生活中好的性能的单向阀可以保证工作的正常进行，所以在对单向阀的结构设计的基础上对单向阀的密封性能单向阀的压簧进行研究选取密封性能最好的阀芯结构和对压簧的设计结构设计出工作性能好的压簧。在满足单向阀的结构要求上实现其工作性能最优。
2. 课题关键问题和重难点
单向阀是一种只允许流体/气体工作介质沿着一个方向流动的阀门，当单向阀上游压力高于下游压力一定值时阀门开启，当下游压力高于上游压力一定值时阀门关闭。单向阀阀门在开启和关闭都需要满足一定的条件。但在日常生活中单向阀经常存在由于阀芯和阀体的密封性能差的问题从而出现气体/液体泄漏的问题，导致阀体内的气压/液压达不到单向阀正常工作的压力从而导致单向阀无法正常工作。由于单向阀的关键部件压簧对其工作性能有很大影响。所以此次课题的解决关键问题是在对不同的密封形式的研究的基础上选出最佳的密封形式从而解决单向阀密封性能差的问题。此次研究的难点是在满足开启条件下设计出压簧的最佳尺寸，利用仿真软件对单向阀的结构进行优化设计，从而使单向阀的工作性能达到最优。
3. 国内外研究现状（文献综述）
阀门工业已成为国家各项建设中的重要产业。单向阀在工业中的使用非常广泛，最常见的莫过于气/液单向阀。但由于单向阀的工作性能很大程度上受单向阀的密封形式和压簧的影响，前人也为了解决这一问题而进行了相关方面的大量的研究。
比如运用在航天航空领域的运载火箭气体单向阀的防颤震技术的研究，目的是防止运载火箭气体单向阀在工作过程中由于单向阀的阀芯与阀体进行多次碰撞导致阀体与阀芯受到损坏。运载火箭的增压路单向阀，在小流量工况 下发生了剧烈的持续颤振现象。试验后进行分解检查，发现阀芯导向面及壳体相应位置均有明显的黏着磨损痕迹，经分析判定为颤振过程中阀芯多次高频往复运动造成。单向阀是一种弹簧-质量块的振子系统。在某种 特定工况下，为单向阀入口压力较为接近开启压差的 小流量工况，阀芯前后压差较低，在上游气流出现扰 动时，极易出现颤振的情况。在运载火箭的增压系统中，高压气源般并非直接作用于单向阀前，而是经过串联孔板的组合才到达单向阀入口，且单向阀一般为双阀串联形式。高压气体经过多级孔板减压后，单向阀入口压力较低，基本接近于单向阀的开启压力值，阀芯前后压差较低，处于小开度状态。上游气体扰动时，阀芯开度会有变化，影响气体流动，进而影响阀前压力，压力的变化反作用于阀芯上，改变阀芯开度。因此，阀芯在平衡位置 附近开始快速反复振动，导致阀芯开度不断变化和气流的不稳定，而这种不稳定又会加剧颤振的发生。最后阀芯上加装波纹带涨圈阻尼结构的方法经仿真和试验验证，抗颤振效果良好，寿命试验前后摩擦力基本稳定。
又如国外对于人工括约肌单向聚合物阀的参数化设计、制造与验证。旨在解决病人尿失禁的难题。被动单向聚合阀是治疗尿失禁疾病的设备的关键组成部分，它们有助于控制两个隔间之间的液体压力，从而确保在克服一定的压力阈值时的单向流动。通过对单向聚合物阀的参数优化达到实验的目的。
4. 研究方案
此次研究的关键是基于单向阀的密封结构形式和压簧结构的研究提升单向阀工作性能。
结构设计：
在研究开始阶段通过查阅相关资料了解到单向阀的主要部件有阀体，阀芯，压簧，进气/液口，出气/液口。密封锥和进气/液口之间形成密封面/线用于密封，压簧用于阀芯的复位。在气体/液体流入阀体，阀体内气压/液压高于工作压力时阀芯开启，当气压/液压低于工作压力时阀芯关闭。在查阅单向阀设计手册后选择单向阀各个部件的材料和尺寸，常见的单向阀的材质一般为45钢，材质的不同也会影响其工作性能。考虑到单向阀的密封结构形式分为球面密封,锥面密封和平面密封，不同的密封形式对应的阀芯结构也不相同，所以在实验的前期根据不同的密封结构形式运用UG建模软件建立三种不同的阀体和阀芯的模型，三种阀芯分别为球形，锥形，平面阀芯。压簧对单向阀工作性能的影响，压簧刚度越大单向阀的密封性能越好，所需开启压差越大，反之，压簧刚度越小密封性能越差，所需开启压差越小，同时，压簧刚度的大小会直接影响到单向阀的稳定性。根据内部空间尺寸和压簧的开启压力初步设计出压簧的参数如：使用材料，压簧中径，压簧安装高度，安装负荷，压缩负荷。根据《圆柱螺旋弹簧设计计算》，《冷卷圆柱螺旋压缩弹簧技术条件》计算出具体尺寸和精度最后对压簧进行载荷验证。
5. 工作计划
在假期间查阅单向阀的相关资料后进行单向阀的相关结构的设计，大致分为以下几步，阅读相关的论文和文献，首先确定阀体的尺寸和所选用的阀体材料，然后根据密封形式设计阀芯的结构包括锥形，球形，平面阀芯的尺寸和所选用的材料，最后通过计算设计出压簧的相关尺寸和选用的材料。接下来用UG建模软件建立相关模型，在通过对比实验确定出单向阀的最好的密封形式，得出最佳的工作性能。最后使用仿真软件对结构进行相关的优化大致方向可以分为从锥形密封结构的锥形角度进行分析研究，另一个方向是考虑给阀芯套上橡胶套，看单向阀的密封性是否有所改善。基于这些研究的基础上进行相关论文的撰写，并且在研究期间和指导老师进行讨论，遵从指导老师的指导意见，完成此次的毕业论文。
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
