閘閥設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

1、閘閥設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(Z40H-64C-DN200)編制:劉斌文審核:王學(xué)敏上海上冶閥門制造有限公司目錄1、 殼體最小壁厚驗(yàn)算12、 閥桿總軸向力計(jì)算13、 中法蘭螺栓強(qiáng)度校核34、 中法蘭厚度驗(yàn)算45、 閥蓋強(qiáng)度校核46、 閘板厚度驗(yàn)算7參考文獻(xiàn)設(shè)計(jì)說明與計(jì)算過程結(jié)果一、殼體最小壁厚驗(yàn)算1、設(shè)計(jì)給定SB=19.2mm（參照GB/T12234-2007選取）2、按第四強(qiáng)度理論計(jì)算Sb=6戒+C實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊表5-78式中：Sb一考慮腐蝕裕量后閥體壁厚（mm）P設(shè)計(jì)壓力（MPa）,取公稱壓力PNP=PN=6.4MPaDn閥體中腔最大內(nèi)徑（mm）Dn=240（設(shè)計(jì)給定）6Lt425c材料的許用拉應(yīng)

2、力（MPa）查實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊表3-3知6lt=51MPaC一考慮鑄造偏差，工藝性和介質(zhì)腐蝕等因素而附加的裕量（mm）,6.4X240Sb=+C2.3X51-6.4因Sb-C=13.9Sb=13.9+3=16.9mm顯然SbSb,故閥體最小壁厚滿足要求二、閥桿總軸向力計(jì)算1、閥桿直徑設(shè)計(jì)給定dF=38mm（參照GB/T12234-2007）2、閥門關(guān)閉或開啟時(shí)的總軸向力Qfz=Q+Qp+QQfz=Q+Qp+Q式中：QFZ一閥門關(guān)閉時(shí)閥桿總軸向力（N）Q”FZ一閥門開啟時(shí)閥桿總軸向力（N）Q,Q”一關(guān)閉和開啟時(shí)閥桿密封力，即閥桿與閘板間的軸向作用力（N）SB=19.2mmSB=16.9mmdF=

3、38mm設(shè)計(jì)說明與計(jì)算過程結(jié)果根據(jù)楔式閘板半楔角w=5o密封面材料為D507M0關(guān)閉時(shí)的摩擦系數(shù)fM=0.3開啟時(shí)的摩擦系數(shù)fM”=0.4及半自動密封，采用閥門設(shè)計(jì)手冊表4-88簡化公式Q=0.77Qmf-0.48QMj-QgQ=0.62Qmf-0.21Qmf+CG其中Qg為閘板組件的重量（N）,Qg=98NQMF為密封而上達(dá)到必需比壓時(shí)的作用力（N）Qmf=刀（d+bm）bmqiF其中d為密封H內(nèi)徑（mm）,d=188（設(shè)計(jì)給止）bm為密封面范度（mm）,bm=10（設(shè)計(jì)給止）qMF為密封面上必需的比壓（MPa）qMF=22MPa（查閥門設(shè)計(jì)手冊表4-65）Qmf=ji（188+10）X10

4、X22=136778.4NQmj作用在出口密封面上的介質(zhì)靜壓力（N）QMj=0.785（d+dm）2P=0.785（188+10）2X6.4=196960.9NQ=0.77X136778.4-0.48義196960.9-98=10680.1NQ”=0.62X136778.4-0.21X196960.9+98=43538.4NQp介質(zhì)作用于閥桿上的軸向力（N）Qp=JLdF2P4LJ=2X382X6.4=7254.7NQr閥桿與填料間的摩擦力（N）Qt=jidFhrUrP其中hr填料層的總高度（mm）,hr=80mmUt閥桿與填料間的摩擦系數(shù)Ut=0.15Qt=jiX38X80X0.15X6.4

5、=9163.8NQ=10680.1NQ=43538.4NQp=7254.7NQt=9163.8N結(jié)果設(shè)計(jì)說明與計(jì)算過程Qfz=27098.9NQfz=59956.9NQfz=10680.4+7254.7+9163.8=27098.9NQfz=43538.4+7254.7+9163.8=59956.9N三、中法蘭螺栓強(qiáng)度校核1、設(shè)計(jì)時(shí)給定：螺栓數(shù)量n=12螺栓名義直徑dB=M272、螺栓載荷Wb（N）計(jì)算Wb=F+Fp+QFz式中：F一流體靜壓總軸向力（N）F=PA其中A通道處的截面積（mm2）F=289382.4NA=45216（設(shè)計(jì)給定）F=6.4X45216=289382.4NFp一操作狀

6、態(tài)下需要的最小墊片壓緊力（NFp=PAm其中Ad墊片接觸面積（mm2）,Ad=12010.5（設(shè)計(jì)給定）m為墊片系數(shù)，m=3（查閥門設(shè)計(jì)手冊表4-17）Fp=224013NWb=540494.3NFp=6.4X12010.5X3=224013NWb=289382.4+224013+27098.9=540494.3N3、螺栓拉應(yīng)力校核6bL=:式中：6bL一螺栓所受拉應(yīng)力（MPa）Ab一設(shè)計(jì)時(shí)給定的螺栓總截面積（mm2）Ab=兀/4X12X272=6867.2mm26bL=540494.3/6867.2=78.7MPa查實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊表3-9得425c下螺栓許用載荷6l為92MPa,所以6bL

7、6l故螺栓強(qiáng)度符合要求結(jié)果設(shè)計(jì)說明與計(jì)算過程四、中法蘭厚度驗(yàn)算te=式中：te一計(jì)算的法蘭厚度（mm）X一螺栓中心到法蘭根部的距離（mm）X=25（設(shè)計(jì)給定）61一材料徑向許用彎曲應(yīng)力（MPa）6i=61MPa（查表3-3）an一墊片壓緊力作用中心長軸半徑（mm）an=177.5mm（設(shè)計(jì)給定）bn一墊片壓緊力作用中心短軸半徑（mm）bn=127.5mm（設(shè)計(jì)給定）te=1.35540494.32561.177.52127.52=36.9mmte=36.9mmte=45mm設(shè)計(jì)給定te=45mm故中法蘭厚度設(shè)計(jì)滿足要求五、閥蓋強(qiáng)度校核閥蓋和閥體共同組成“承壓殼體”，閥蓋所承受的介質(zhì)壓力、溫度等

8、技術(shù)參數(shù)與閥體相同，選用材料也相同，故閥體設(shè)計(jì)計(jì)算中關(guān)于壁厚和中法蘭的計(jì)算值，也適用于閥蓋，這里就不重復(fù)計(jì)算；下面只對閥蓋兩個(gè)力臂進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算（參見設(shè)P395）由于I-1,n-n,m-m截面處為危險(xiǎn)截面，故對三處截面進(jìn)行應(yīng)力校核1、I-I截面的合成應(yīng)力按下式校核6wi=6wi+6li+6wiN06式中：6wiI-1截面的合成應(yīng)力（MPa）6wiI-I截面的彎曲應(yīng)力（MPa）結(jié)果其中6wi=Miw(vM1為彎曲力矩（N-mm)設(shè)計(jì)說明與計(jì)算過程QfzLrM尸8其中QFz=max(Qfz,Qfz)=9665.4NL=125mmH=210mm（設(shè)計(jì)給定）（設(shè)計(jì)給定）IWX為:n-in截面對X軸慣性矩

9、（mm4）/=30973333mm4閥門設(shè)計(jì)手冊表4-29計(jì)算Iny為u-U截面對y軸慣性矩（mm4）Iny=845786.7mm4閥門設(shè)計(jì)手冊表4-29計(jì)算_59956.9125Mi、1d12103097333312125845786.7=24357.5N-mmW1y為I-I斷面對y軸的截面系數(shù)（mm3）W1y=1409.6mm3閥門設(shè)計(jì)手冊表4-29計(jì)算Mi=24357.5/1409.6=17.3MPa6lii-1截面的拉應(yīng)力（MPa6li=a2Fi其中Fi為I-I截面處的截面積(mm2)2Fi=12X40=480mm6門=統(tǒng)由6wi=17.3MPa6Li=12.89MPa設(shè)計(jì)說明與計(jì)算過

10、程結(jié)果6wiN一力矩引起白彎曲應(yīng)力（MPa）6wiN=mF其中MiN力矩（N-mm）MiN=MfjHL其中Mfj為閥桿螺母與閥蓋間的摩擦力矩（Nmm）關(guān)閉時(shí)Mfj（N.mm）計(jì)算MFj=1/2QFzfjdp其中fj凸肩與閥蓋間的摩擦系數(shù)，fj=0.3（查表3-34）dp閥桿螺母凸肩與支架間環(huán)形接觸面平均直徑dp=60mm（設(shè)計(jì)給定）Mfj=1/2義27098.9X0.3X60=243890.12mm開啟時(shí)Mfj（Nmm）計(jì)算Mfj=1/2Qfzfjdp=1/2X59956.9X0.3X60=539612.1N-mmMFj=max（Mfj,Mfj）=539612.1N-mmMiN=539612.1X210=906548.3N-mm125WX為I-I截面對X軸的截面系數(shù)（3200mmWX=24034.1mm3閥門設(shè)計(jì)手冊表4-29計(jì)算6w1N=90654=37.7MPa6w!N=37.7MPa24034.16wi=69.9MPa6wi=17.3+12.89+37.7=69.9MPa6一常溫下閥蓋材料的許用應(yīng)力（MPa設(shè)計(jì)說明與計(jì)算過程結(jié)果6=82MPa俺表）顯然6wI6故I-I截面合格。2、H-II截向同I-I截面，故校核合格3、田-田截面的彎曲應(yīng)力按下式校核MW6w田一xW6wW川式中Mw一田-田截面的彎曲力矩（NmmM小苧=59956：X%7