闸阀设计计算说明书.doc

闸阀设计计算说明书(Z40H-64C-DN200)编制:刘斌文审核:王学敏上海上冶阀门制造有限公司目录一、 壳体最小壁厚验算………………………………………………………1二、 阀杆总轴向力计算………………………………………………………1三、 中法兰螺栓强度校核………………………………………………… 3四、 中法兰厚度验算………………………………………………………… 4五、 阀盖强度校核………………………………………………………………4六、 闸板厚度验算………………………………………………………………7参考文献…………………………………………………………………… 8结果SB=19.2mmSB’=16.9mmdF=38mm一、 壳体最小壁厚验算1、设计给定SB=19.2mm（参照GB/T12234-2007选取）2、按第四强度理论计算SB’= +C《实用阀门设计手册》表5-78式中：SB’—考虑腐蚀裕量后阀体壁厚(mm) P—设计压力（MPa），取公称压力PNP= PN=6.4 MPaDN —阀体中腔最大内径(mm)DN=240(设计给定)[бL ]t—425℃材料的许用拉应力（MPa）查《实用阀门设计手册》表3-3知 [бL ]t= 51MPaC—考虑铸造偏差，工艺性和介质腐蚀等因素而附加的裕量（mm）SB’= +C因SB’-C=13.9SB’=13.9+3=16.9mm显然SB> SB’，故阀体最小壁厚满足要求二、阀杆总轴向力计算1、阀杆直径设计给定dF=38mm（参照GB/T12234-2007）2、阀门关闭或开启时的总轴向力 Q’FZ=Q’+Qp+QT Q”FZ=Q”+Qp+QT式中：Q’FZ—阀门关闭时阀杆总轴向力(N) Q”FZ—阀门开启时阀杆总轴向力(N) Q’,Q”—关闭和开启时阀杆密封力,即阀杆与闸板间的轴向作用力(N)设计说明与计算过程 6.4×240 2.3×51-6.41Q’=10680.1NQ”=43538.4NQp=7254.7NQT=9163.8N根据楔式闸板半楔角Ψ=5º密封面材料为D507M0关闭时的摩擦系数fM’=0.3开启时的摩擦系数fM”=0.4及半自动密封,采用《阀门设计手册》表4-88简化公式Q’=0.77QMF-0.48QMJ-QGQ”=0.62QMF-0.21QMF+QG其中 QG为闸板组件的重量(N),QG=98N QMF为密封面上达到必需比压时的作用力(N) QMF =л(d+bm)bmqMF其中 d为密封面内径(mm),d=188(设计给定) bm为密封面宽度(mm),bm=10(设计给定)qMF为密封面上必需的比压(MPa) qMF=22MPa(查《阀门设计手册》表4-65) QMF=л(188+10)×10×22=136778.4N QMJ作用在出口密封面上的介质静压力(N) QMJ=0.785(d+dm)2P =0.785(188+10)2×6.4=196960.9N Q’=0.77×136778.4-0.48×196960.9-98 =10680.1N Q”=0.62×136778.4-0.21×196960.9+98 =43538.4N Qp介质作用于阀杆上的轴向力(N) Qp= dF2P = ×382×6.4=7254.7NQT阀杆与填料间的摩擦力(N) QT=лdFhTUTP 其中 hT填料层的总高度(mm),hT=80mm UT阀杆与填料间的摩擦系数 UT=0.15 QT=л×38×80×0.15×6.4=9163.8N 结果设计说明与计算过程2Q’FZ=10680.4+7254.7+9163.8=27098.9NQ”FZ=43538.4+7254.7+9163.8=59956.9N三、中法兰螺栓强度校核1、 设计时给定：螺栓数量n=12螺栓名义直径dB=M272、 螺栓载荷Wb（N）计算Wb=F+Fp+QFZ’式中：F—流体静压总轴向力（N）F=PA其中 A通道处的截面积(mm2)A=45216（设计给定）F=6.4×45216=289382.4NFp—操作状态下需要的最小垫片压紧力（N）Fp=PAdm其中 Ad垫片接触面积(mm2)， Ad=12010.5(设计给定)m为垫片系数, m=3（查《阀门设计手册》表4-17）Fp=6.4×12010.5×3 =224013NWb=289382.4+224013+27098.9 =540494.3N3、螺栓拉应力校核бbL=式中：бbL—螺栓所受拉应力（MPa） Ab—设计时给定的螺栓总截面积（mm2） Ab=π/4×12×272=6867.2mm2бbL= 540494.3/6867.2=78.7MPa查《实用阀门设计手册》表3-9得425℃下螺栓许用载荷[бL]为92 MPa，所以бbL〈[бL]故螺栓强度符合要求结果设计说明与计算过程Q’FZ=27098.9NQ”FZ=59956.9NF=289382.4NFp=224013NWb=540494.3N33四、中法兰厚度验算te’=式中：te’—计算的法兰厚度（mm） X—螺栓中心到法兰根部的距离（mm） X=25(设计给定) [б1 ]—材料径向许用弯曲应力（MPa）[б1 ]=61MPa(查表3-3)an—垫片压紧力作用中心长轴半径（mm）an=177.5 mm(设计给定)bn—垫片压紧力作用中心短轴半径（mm） bn=127.5 mm(设计给定) te’= =36.9mm设计给定te=45mm故中法兰厚度设计满足要求五、阀盖强度校核 阀盖和阀体共同组成“承压壳体”,阀盖所承受的介质压力、温度等技术参数与阀体相同，选用材料也相同，故阀体设计计算中关于壁厚和中法兰的计算值，也适用于阀盖，这里就不重复计算；下面只对阀盖两个力臂进行应力计算（参见设P395）由于Ⅰ-Ⅰ，Ⅱ-Ⅱ，Ⅲ-Ⅲ截面处为危险截面，故对三处截面进行应力校核 1、Ⅰ-Ⅰ截面的合成应力按下式校核бΣⅠ=бwⅠ+бLⅠ+бwⅠN≤[б]式中：бΣⅠ—Ⅰ-Ⅰ截面的合成应力（MPa） бwⅠ—Ⅰ-Ⅰ截面的弯曲应力（MPa） 设计说明与计算过程结果te’=36.9mm te=45mm44бwⅠ=其中 MⅠ为弯曲力矩（N·mm）MⅠ= [ ]其中 Q’FZ=max(Q’FZ,Q”FZ)=9665.4NL=125mm（设计给定） H=210mm（设计给定） ⅠⅢX为Ⅲ-Ⅲ截面对X轴惯性矩(mm4) ⅠⅢX=30973333 mm4《阀门设计手册》表4-29计算 ⅠⅡy 为Ⅱ-Ⅱ截面对y轴惯性矩（mm4） ⅠⅡy =845786.7 mm4《阀门设计手册》表4-29计算MⅠ= = 24357.5N·mmWⅠy 为Ⅰ-Ⅰ断面对y轴的截面系数（mm3） WⅠy =1409.6mm3《阀门设计手册》表4-29计算 бwⅠ= = 24357.5/1409.6 =17.3MPaбLⅠ—Ⅰ-Ⅰ截面的拉应力（MPa）бLⅠ= 其中 FⅠ为Ⅰ-Ⅰ截面处的截面积(mm2) FⅠ=12×40=480mm2бLⅠ= =12.89MPa бwⅠ=17.3MPaбLⅠ=12.89MPa结果设计说明与计算过程 QFZ’L 8QFZ’’2FⅠ59956.9 2×23255бwⅠN=37.7MPaбΣⅠ=69.9MPa бwⅠN—力矩引起的弯曲应力(MPa)бwⅠN= 其中MⅠN 力矩（N·mm） MⅠN = 其中 MFJ为阀杆螺母与阀盖间的摩擦力矩（N·mm）关闭时MFJ’(N·mm)计算MFJ’=1/2QFZ’fjdp其中 fj凸肩与阀盖间的摩擦系数,fj=0.3(查表3-34) dp阀杆螺母凸肩与支架间环形接触面平均直径 dp=60mm(设计给定)。