截止阀基础知识与设计计算1ppt课件.ppt

截止阀根底知识及设计计算截止阀根底知识及设计计算 魏玉斌魏玉斌2021年年8月月 欢 迎请自觉遵守和维护课堂次序请自觉遵守和维护课堂次序目录目录 1 1 截止阀根底知识、典型构造及任务原理截止阀根底知识、典型构造及任务原理 1.1 1.1 阀门的定义阀门的定义 1.2 1.2 截止阀构造特点截止阀构造特点 1.3 1.3 截止阀类型截止阀类型 1.4 1.4 截止阀用途截止阀用途 2 2 截止阀设计计算截止阀设计计算 2.1 2.1 零件设计：零件设计： 2.1.1 2.1.1 阀座密封面设计阀座密封面设计 截止根底知识及设计计算截止根底知识及设计计算v2.1.22.1.2阀瓣设计阀瓣设计v2.1.32.1.3阀体设计阀体设计v2.1.42.1.4阀盖设计阀盖设计v2.1.52.1.5阀杆设计阀杆设计v2.1.62.1.6装配设计装配设计v2.22.2截止阀设计计算：截止阀设计计算：v2.2.12.2.1阀瓣厚度计算阀瓣厚度计算v2.2.22.2.2阀体壁厚计算阀体壁厚计算v2.2.32.2.3阀座密封比压计算阀座密封比压计算v2.2.42.2.4阀杆操作力计算阀杆操作力计算v2.2.52.2.5活接螺栓及填料压板强度计算活接螺栓及填料压板强度计算v附录：密封原理附录：密封原理1.截止阀根底知、典型构造及任务原理截止阀根底知、典型构造及任务原理v1.11.1阀门的定义阀门的定义v用来控制管道内介质的，具有可动的机械产用来控制管道内介质的，具有可动的机械产品的总体〔品的总体〔 见见GB/T21465-2021 2.1GB/T21465-2021 2.1〕〕v阀门是在流体系统中，用来控制流体的方向、阀门是在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的安装。

压力、流量的安装v阀门是使配管和设备内的介质〔液体、气体、阀门是使配管和设备内的介质〔液体、气体、粉末〕流动或停顿、并能控制其流量的安装粉末〕流动或停顿、并能控制其流量的安装1.2截止阀构造特点 普通来说，截止阀由阀体、阀瓣、阀盖、阀普通来说，截止阀由阀体、阀瓣、阀盖、阀杆等组成如以下图，阀体、阀盖为承压件，杆等组成如以下图，阀体、阀盖为承压件，阀瓣、阀杆为内件典型的螺栓衔接阀盖截止阀瓣、阀杆为内件典型的螺栓衔接阀盖截止阀构造如以下图阀构造如以下图截止阀典型构造图截止阀典型构造图图图1 J41H150Lb-3〞〞 法兰衔接手动截止阀法兰衔接手动截止阀1.3截止阀类型v1.3.1按流道外形分：直通型、直流型和角式流道图2直通式截止阀J41H16C-150图3 直流式截止阀〔Y型截止阀〕 J65Y160P-100 图4 角式截止阀 J44H25-801.3.2 1.3.2 其它分类方式：双阀瓣截止阀、其它分类方式：双阀瓣截止阀、Z Z型截止型截止阀、针形截止阀、三通截止阀等阀、针形截止阀、三通截止阀等图5 双阀瓣截止阀 J41H25-200 图图6 Z型截止阀型截止阀J62YP54100V-50 图7 针型阀 图8 三通阀 1.4截止阀用途v广泛适用于石油化工、天然气、电厂的水、广泛适用于石油化工、天然气、电厂的水、蒸汽、油品等管路上作为接通或截断介质的蒸汽、油品等管路上作为接通或截断介质的启闭安装。

启闭安装v如某工厂制造各种阀门比例：如某工厂制造各种阀门比例：v闸阀闸阀39%，蝶阀，蝶阀24%，截止阀，截止阀16%、调理阀、调理阀8%、止回阀、止回阀7%、球阀、球阀3%、其它阀门、其它阀门3%2. 2. 截止阀设计计算截止阀设计计算 下面以下面以150Lb-3150Lb-3〞截止阀为例进〞截止阀为例进展设计计算展设计计算v2.1零件设计v2.1.1阀座设计v按阀座类型有：本体堆焊阀座、焊接阀座、螺纹阀座外形如以下图图9 本体堆焊阀座 图图10 焊接阀座焊接阀座 图11 螺纹阀座图12 焊接阀座零件图例 v美标阀门普通采用螺纹阀阀座或焊接阀座，国标阀门大多采用本体堆焊密封面v阀座的受力分析阀座圈厚度计算vdO=d*SQRT(Pmax/(100s)+1)+5vS=0.03NPS+6.3*log(CLASS/100)v式中，式中，vdO——阀座圈外径阀座圈外径mmvd——通道内径径通道内径径mmvPmax——常温最大任务压力常温最大任务压力, kgf/cm2vs——许用应力许用应力,MPa vNPS——英制阀门规格英制阀门规格vCLASS——压力等级数值压力等级数值。

v对于对于3〞〞——150Lb阀门阀门vd=76mmvPmax=20 kgf/cm2 vNPS=3v那么，那么，vS=1.994 kgf/cm2vdO =88mm阀座圈高度计算：阀座圈高度计算：vH=int〔a*dO〕+Δv式中，vH——阀座圈高度，mmva——系数v150~300Lb，a= 0.105v600~900Lb，a=0.13v1500Lb，a=0.18v2000~2500Lb，a=0.2v3500Lb，a=0.25vΔ——常数，mmΔ值根据a值反向选取，即a越大Δ值越小vΔ=0~8mm上例中，上例中，a= 0.105dO =88mm取，取，Δ=8那么，那么，H=18mmvint——整数函数vM=int(M)——取整数vM=int(M+0.51)——四舍五入取整数vM=int(M+0.91)——向上圆整取整数vM=2int(M/2)——取偶数整数vM=2int(M/2+0.51)——四舍五入取偶数整数vM=2int(M/2+0.91)——向上圆整取偶数整数vM=5int(M/5)——取末尾数为5的整倍数vM=10int(M/10)——取末尾数为0的整数阀座样图尺寸确定2.1.2阀瓣设计图13 阀瓣零件图例 阀瓣设计原那么v 阀瓣密封面角度普通比阀座小0°～15°。

常见锥角组合如下表：角度越小越容易密封，但是，越容易楔死反之亦然v原那么上阀瓣密封面中径等于阀座的密封面中径，并坚持足够宽度，使得阀瓣密封面完全覆盖阀座密封面阀瓣尺寸确定阀瓣尺寸阀瓣压盖尺寸确定2.1.3 阀杆设计2.1.3阀体设计图14 阀体设计图例 设计要点：v阀体中腔内径确定v构造长度v最小壁厚v阀座组装尺寸v中法兰v阀体中心高 中腔内径确定中腔内径确定阀瓣最大外径阀瓣最大外径+〔〔8~15〕〕mm阀体尺寸确定阀体尺寸构造长度〔见 ASME B16.10-2021 表1〕阀体通道直径、最小壁厚及阀杆直径〔见BS1873 附录A 表3〕2.1.4阀盖设计图15 阀盖设计图例阀盖设计要点v阀盖壁厚等于阀体壁厚阀盖壁厚等于阀体壁厚v上密封设计：本体堆焊，适用于通用阀门；上密封设计：本体堆焊，适用于通用阀门；上密封座设计，适用于石化阀门、电站阀门上密封座设计，适用于石化阀门、电站阀门及其他重要阀门及其他重要阀门v上密封的作用不得借助上密封带压改换填上密封的作用不得借助上密封带压改换填料 阀盖尺寸上密封座图图16 上密封座上密封座填料压套尺寸图图17填料压套填料压套填料压板尺寸图图18 填料压板填料压板活接螺栓尺寸图图19 活结螺栓活结螺栓2.1.6装配设计图20 装配顺序图例 装配尺寸链校核图21 装配尺寸链校核2.2截止阀设计计算：v2.2.1阀瓣强度计算vσ=σ1+σ2 σ＜ [σ]，合格vσ1=β6*PF*a2/h2，vσ2=0.75*Pa2/h2vPF=F/(π b2)v式中，vσ——阀瓣应力，MPa vσ1——阀杆作用力在垫块产生的应力，MPa vσ2——介质压力在阀瓣上产生的应力，MPa vβ6——系数 vPF ——阀杆作用力在垫块是上的压力， MPavP——阀门任务压力， MPavF——阀杆总作用力，N。

〔见阀杆操作力计算〕va——阀座支撑面半径，mmvb——垫块半径，mmv[σ]——资料许用应力， MPav上例中，上例中，vβ6=0.36，，vP=2.0MPavF=16049.6Nva=38 mmvb=10 mmv[σ]=104MPav计算结果，计算结果，σ1=34.76MPa, σ2=4.475MPavσ=39.24MPa ＜＜ [σ] OK阀瓣受力分析2.2.2阀体壁厚计算vt=1.5*d*0.9/([σ]-1.2P)v式中式中,vt——阀体计算壁厚阀体计算壁厚, mmvd——阀体计算内径，阀体计算内径，mmv[σ]——资料许用应力，资料许用应力，MPavP——阀门任务压力，阀门任务压力，MPavT= t+Ma+CF+SRv式中式中,vMa——铸造偏向，铸造偏向，mmvCF——腐蚀余量，腐蚀余量，mmvSR——特殊要求添加壁厚，特殊要求添加壁厚，mmv上例中，上例中，vd=130 mmv[σ]=98MPavP=2.0MPavMa=2.5mmvCF=3 mmvSR=0v那么，那么，T=7.3 mm图纸取10.5mm，，OK2.2.3阀座密封比压计算v设计原那么：设计原那么：vqmfP427〕〕va——阀瓣半锥角。

阀瓣半锥角vdm——阀座密封面内径，阀座密封面内径，mmvbm——阀座密封面有效宽度，阀座密封面有效宽度，mmvp——任务压力，任务压力，MPav上例中，上例中，vdm=76vbm=3va =30°vP=2.0 MPav那么，那么，vq=19.93 MPavqmf=10.04 MPav[q]=45 MPa〔见〔见<阀门设计手册阀门设计手册>P428，焊，焊马氏体不锈钢，马氏体不锈钢，HRc35～～40〕〕vqmfP426~427〕密封面许用比压〔见<阀门设计手册>P428〕2.2.4阀杆操作力计算及强度校核v阀杆操作力阀杆操作力vF=Fg+Fs1+Fc-Fs2vFg=πds*h*puvFs1=πd*d*P1/4vFc=π〔〔d02-d2〕〕K〔〔P1-P2〕〕/4vFs2=π〔〔d02-ds2〕〕P2/4v式中，式中，vFg——填料摩擦力，填料摩擦力，NvFs1——阀前压力产生的作用力阀前压力产生的作用力,NvFc——密封面所需必需密封力，密封面所需必需密封力，NvFs2 ——阀后压力产生的作用力，阀后压力产生的作用力，Nvds——阀杆直径，阀杆直径，mmvd-——阀座密封面内径，阀座密封面内径，mmvdO——阀座密封面外径，阀座密封面外径，mmvh——填料函深度，填料函深度，mmvK ——面压系数面压系数vpu——阀杆单位面积压力与填料摩擦系数的积，阀杆单位面积压力与填料摩擦系数的积，MPavP1——阀前压力，阀前压力，MPavP2——阀后压力，阀后压力，MPa填料系数〔阀杆单位面积压力与填料摩擦系数的积〕填料系数〔阀杆单位面积压力与填料摩擦系数的积〕Pu MPaPu MPa　15030060090015002000250035004500石墨石棉0.80.80.80.81.01.31.41.61.6柔性石墨1.61.61.81.82.22.52.73.13.1PTFE0.40.40.40.40.50.650.70.80.8v在上例中，在上例中，vds=26mmvh=45mmvd=76 mmvdO=79mmvK=1.5vpu=1.6MPavP1=20MPavP2=0 v那么，那么，vF=16050NvFg=5881NvFs1=9073NvFc=1096NvFs2=0阀杆强度校核阀杆强度校核σy=F/A A =πDt2/4 式中，式中，σy——封锁时阀杆应力，封锁时阀杆应力，MPaF ——阀杆最大操作力，阀杆最大操作力，NA ——阀杆有效断面积阀杆有效断面积, mm2Dt ——梯形螺纹小径，梯形螺纹小径，mm上例中，上例中，Dt=20.5σy=48.6MPa[σy]=360 MPa σy＜＜ [σy] , OK阀杆操作扭矩v阀杆操作扭矩阀杆操作扭矩vT=F*β/1000v式中，式中，vT——阀杆操作扭矩，阀杆操作扭矩，N-mvβ——阀杆梯形螺纹系数，阀杆梯形螺纹系数，mm〔见〔见<阀门设计手册阀门设计手册>P556) v上例中，上例中，vΒ=3.3vT=53Nmv操作手轮需求的力：操作手轮需求的力：vFs=T/DsvDs——手轮直径，手轮直径，m.v上例中，上例中，Ds=0.28mv那么，那么， Fs=53/0.28=189.3N=19kgf阀杆受力分析2.2.6 活接螺栓及填料压板强迫计算活接螺栓及填料压板强迫计算练习题v一、参照设计。

根据一、参照设计根据3〞〞—150Lb例子，设计例子，设计2〞〞—150Lb和和4〞〞—150Lb截止阀v设计数据：阀体流道直径，设计数据：阀体流道直径，51、、102mmv阀体最小壁厚阀体最小壁厚8.7、、11.1mmv阀杆直径阀杆直径20、、30mmv构造长度构造长度203、、292mmv试确定：阀座、阀瓣、阀体、阀盖、阀杆主试确定：阀座、阀瓣、阀体、阀盖、阀杆主要设计尺寸要设计尺寸v二、绘制二、绘制2〞〞—150Lb截止阀阀座、阀瓣、阀截止阀阀座、阀瓣、阀体、阀盖零件图体、阀盖零件图小结附录：密封原理附录：密封原理强迫密封、半自动密封强迫密封、半自动密封强迫密封型式强迫密封型式谢谢大家谢谢大家。