DN80-25MPa雙閘板平板閘閥的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）DN80 25MPa雙閘板平板閘閥的設(shè)計(jì) DN80 25MPa雙閘板平板閘閥的設(shè)計(jì)摘要雙閘板平板閘閥由于其自身的諸多優(yōu)點(diǎn)普遍應(yīng)用于石油化工行業(yè)，本文立足于雙閘板平板閘閥的密封性能和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新展開研究。主要的設(shè)計(jì)思路圍繞雙閘板展開，以簡單、穩(wěn)定、可靠的設(shè)計(jì)方向?yàn)闇?zhǔn)則，通過對閘板的設(shè)計(jì)和改良，達(dá)到良好的密封防漏效果。設(shè)計(jì)中考慮到實(shí)際應(yīng)用過程中的情況，一改傳統(tǒng)閘閥的形式，在開啟狀態(tài)也能使兩個閘板與閥座密封圈全部緊密接觸，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)在閥體內(nèi)的流通的同時也可以有效防止介質(zhì)對閥腔的沖刷影響。即啟閉兩個狀態(tài)都實(shí)現(xiàn)了介質(zhì)對閥腔的零影響。從而比較好地實(shí)現(xiàn)了閥腔的防漏，提高了閥

2、門的使用壽命。作為高壓閘閥，本文設(shè)計(jì)的一些零件及尺寸大都符合國家標(biāo)準(zhǔn)，能確保安全操作。此外本文還簡要介紹了雙閘板平板閘閥的一些主要類型。關(guān)鍵詞：雙閘板 密封 防漏The Design of Double Disc Flat Gate Valves DN80 25MPaABSTRACTBecause of its advantages, Double Disc Flat Gate Valves are extensively used in refinery, petrochemical and chemical industries, this article develops the res

3、earch on the basis of sealability and originality of the Double Disc Flat Gate Valves.The line of the programming is the Double Disc, by the rule of simpleness stabilization and credibility.achieving good results of sealing by the design and improving of the Wedge Disc. Taking account of the situati

4、on of practical applications.by changing the form of traditional valve, when it opens it also enables the two gate valve seat ring with all the close contacts, and media in the valve in the flow of the medium can also be effective in preventing the erosion impact of the valve cavity. That is, the tw

5、o states (on and off) have achieved a medium on the valve cavity is affected. So as to realize the valve cavity leak-proof better and improve the life of the valve. As a high-pressure valve, some parts of this design and size mostly accord with the state standards, to ensure safe operation. In addit

6、ion the article also introduces some other types of Double Disc Flat Gate Valves.Keywords: Double Disc Seal Caulk目 錄第1章 前言11.1 研究設(shè)計(jì)雙閘板平板閘閥的意義11.2 課題研究的背景1第2章 雙閘板平板閘閥的閘板方案設(shè)計(jì)32.1 方案一32.2 方案二4第3章DN80 25MPa雙閘板平板閘閥的設(shè)計(jì)6第4章閥體壁厚的計(jì)算與閥桿的校核184.1的校核184.1.1的校核18第5章結(jié)論22致謝25參考文獻(xiàn)26附錄27附錄A：展板274第1章 前言1.1 研究雙閘板平板閘閥的意

7、義隨著石油開發(fā)向內(nèi)地油田和海上油田的轉(zhuǎn)移，以及電力工業(yè)由30萬千瓦以下的火電向30萬千瓦以上的火電及水電和核電發(fā)展，閥門產(chǎn)品也應(yīng)依據(jù)設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域變化相應(yīng)改變其性能及參數(shù)。輸油 、輸氣工程向管道化方向發(fā)展，這又需要大量的平板閘閥及球閥 。國有經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，固定資產(chǎn)投資逐步擴(kuò)大,尤其是幾項(xiàng)世紀(jì)工程“西氣東輸”“ 西電東送”“南水北調(diào)”等項(xiàng)目的開工也需要大量的閥門產(chǎn)品配套。平板閘閥在石油工業(yè)中，主要用于石油、天然氣的輸送管線，成品油的輸送管線和貯存設(shè)備及石油、天然氣的開采井口裝置等。作為截?cái)嚅y的一種，平板閘閥有著其很多優(yōu)點(diǎn)，如大流量，小流阻，啟閉輕巧等。其中，單閘板平板閘閥兩密封座采用浮動結(jié)構(gòu)，

8、即兩密封座與閥體接觸的端面有彈性件，但軸線方向變形量非常小，這樣要求閘板的加工精度高。另外，閥門上腔體壓力與進(jìn)口端壓力相同，壓力大，給上密封帶來諸多問題。易使上密封發(fā)生泄漏。而雙閘板平板閘閥具有的特殊結(jié)構(gòu)，能夠克服這些不足。因此在石油行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。1.2 雙閘板平板閘閥的原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙閘板平板閘閥（撐開式，上頂楔）的基本原理：當(dāng)閘閥關(guān)閉時，閘板下降到底后，閥桿繼續(xù)推動頂楔向下移動，使兩塊閘板撐開，并緊壓在兩側(cè)閥座的密封面上，達(dá)到強(qiáng)制密封。當(dāng)閥門開啟的時候，閥桿首先帶著頂楔向上移動，使兩塊閘板和閥座脫離，然后帶動閘板上升，從而起到開閘的目的。雙閘板平板閘閥具有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1.閥門采

9、用兩塊互相平行的閘板及其楔緊裝置組成的密封結(jié)構(gòu)取代傳統(tǒng)的楔式閘閥結(jié)構(gòu)。2.閥門密封機(jī)構(gòu)各零件相互分離，即使在溫度變化時引起變形也仍能保證密封，且不會因高溫膨脹而使閘板擠住打不開。3.閥門密封采用耐磨、耐腐蝕材料制成，延長了閥門的使用壽命。4.在高溫、高壓情況下，進(jìn)口一側(cè)閘板設(shè)計(jì)為可泄壓方式、防止由于溫度變化而引起的腔內(nèi)壓力異常升高的現(xiàn)象，保證使用安全。5.全封閉結(jié)構(gòu)，防護(hù)性能好，可全天候使用。雙閘板平板閘閥具有密封性好，安全性好，壽命長等諸多優(yōu)點(diǎn)。其發(fā)展水平也到了一定的高度。目前市場上有各種類型的雙閘板平板閘閥，分別用于不同的領(lǐng)域，也有各自不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。最傳統(tǒng)的雙閘板平板閥的結(jié)構(gòu)形式有自密封

10、式（不適用于高壓環(huán)境，逐漸被替代）和撐開式，撐開式又分上頂楔式與下頂楔式。這些結(jié)構(gòu)的雙閘板閘閥各有特點(diǎn)，其成本制造工藝也有所不同，并且各有優(yōu)缺點(diǎn)。閘閥的設(shè)計(jì)也趨向多樣化，不過也是有規(guī)律可循，目前市面上的雙閘板平板閘閥大體上可以分為兩大類。一類是由兩閘板和楔塊結(jié)構(gòu)組成，兩者相對獨(dú)立，共同完成密封作用。另一類則是楔塊與閘板的結(jié)合為一體，由閘板自身作為楔塊結(jié)構(gòu)，擠壓而形成自密封。相比之下，第二類結(jié)構(gòu)有著比較好的穩(wěn)定性，因?yàn)檫@樣的結(jié)構(gòu)在功能相同的情況下，零部件就少了很多。從而大大提高了穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)時還應(yīng)考慮到實(shí)際運(yùn)用過程中可能會遇到的情況，根據(jù)不同的情況設(shè)計(jì)合適的結(jié)構(gòu)。此次課題研究的平板閥主要用于石油

11、工業(yè)，因此有必要設(shè)計(jì)一個安全可靠，密封性能良好，強(qiáng)度大的結(jié)構(gòu)。第2章 雙閘板的方案設(shè)計(jì)我們知道雙閘板閘閥的性能好壞，主要取決于兩個閘板的設(shè)計(jì)。根據(jù)雙閘板閘閥的一般特點(diǎn)，并加上一些總結(jié)和歸納。雙閘板的設(shè)計(jì)方案如下：2.1 方案一在上文中我們總結(jié)得出把閘板自身作為楔塊結(jié)構(gòu)的閘閥比傳統(tǒng)的閘閥要有優(yōu)勢。因此，在方案一當(dāng)中閘板自身具備楔塊結(jié)構(gòu)和功能。圖2-1中 圖2-1打粗剖面線的是兩塊閘板，左側(cè)閘板受閥桿的推力，通過斜面把右側(cè)的閘板向右側(cè)擠壓同時左側(cè)閘板也通過反作用力達(dá)到與左側(cè)的密封圈緊密接觸的效果。兩塊閘板之間的連接用彈簧實(shí)現(xiàn)。用彈簧有以下幾個好處：1.不僅實(shí)現(xiàn)了兩塊閘板的連接，還能保證兩閘板有足夠

12、的相對位移。2.能有效的避免雙閘板在關(guān)閉時可能會產(chǎn)生的自鎖現(xiàn)象。為了防止在使用過程中兩塊閘板位置的相互錯開，兩塊閘板都具有類似筋板的結(jié)構(gòu)，使得兩塊閘板之間只發(fā)生上下左右的位置變動。2.2方案二方案二也是一種閘板與楔塊一體的結(jié)構(gòu)。不難發(fā)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)的閘板相對于方案一來說要簡單了一點(diǎn)。這個方案的最大特點(diǎn)就是閘板下端的斜面。它有兩個斜面，上端的斜面用來關(guān)閉閥門時候的密封，下端的斜面用來閥門在開啟狀態(tài)下的對閥腔與介質(zhì) 圖2-2之間的密封隔離作用。那么，為什么要這樣做呢？在實(shí)際的應(yīng)用過程中，閥門的開啟和關(guān)閉的頻率往往不會特別頻繁，并且閥門開啟狀態(tài)下的時間往往不會少于閥門關(guān)閉狀態(tài)下的時間。也就是說，有相當(dāng)

13、大的一段時間里，閥門是開啟狀態(tài)的。我們知道，在開啟狀態(tài)，介質(zhì)會充滿整個閥腔。導(dǎo)致介質(zhì)對閘板還有閥桿和閥腔的沖刷。從而給閥腔的密封帶來巨大的壓力，也使得閥腔內(nèi)零件的壽命大打折扣。而方案二的結(jié)構(gòu)可以使閥門在開啟狀態(tài)下能防止介質(zhì)進(jìn)入閥腔，絕對避免了介質(zhì)對閥腔內(nèi)零件的沖刷，從而提高了閥門的壽命。兩塊閘板之間有一個壓緊彈簧，作用如下：1. 在閥門開啟的時候，彈簧的彈力用來克服左側(cè)閘板的自身重力。2. 始終形成一個預(yù)緊力，使得兩塊閘板與密封圈不至于太松懈，進(jìn)一步減啟閉過程中少量介質(zhì)的流出。兩塊閘板與密封圈的接觸面均有定位槽結(jié)構(gòu)用來固定兩塊閘板的位置關(guān)系。2.3方案的確定兩種方案均是理想的楔塊結(jié)構(gòu)。有著各自

14、的優(yōu)點(diǎn)，通過對比，方案二比較有優(yōu)勢。表現(xiàn)在以下方面：1.方案二能避免介質(zhì)對腔內(nèi)零部件的沖刷，壽命長。2.方案二在開啟和關(guān)閉的兩個常態(tài)下都阻止了介質(zhì)浸入閥腔，因此，大大降低了對閥門的密封要求，減少了成本。3.方案二的閘板設(shè)計(jì)較方案一的簡單，并且強(qiáng)度大，非常適合高壓閘閥。第3章DN80 25MPa雙閘板平板閘閥的設(shè)計(jì) 上面已經(jīng)確定了雙閘板的設(shè)計(jì)方案，下面就需要對已經(jīng)確定的方案進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3.1閥體的設(shè)計(jì)已經(jīng)確定了方案二設(shè)計(jì)為25MPa的高壓閘閥，由于閘板是狹長的矩形，且作為高壓閘閥，密封面與閘板接觸的壓力比較大。所以這里把閘閥設(shè)計(jì)成扁體,這樣比較節(jié)省閥體材料。 圖3-13.1.1 法蘭結(jié)構(gòu)

15、長度：法蘭的連接結(jié)構(gòu)長度按GB 12221的規(guī)定，上面規(guī)定.3.1.2 閥體最小壁厚設(shè)計(jì)：查GB1224-89,公稱直徑為80mm，公稱壓力為25MPa的鋼制閘閥的最小殼體厚度為23.8mm，這里我們?nèi)∽钚〔课坏暮穸葹?4mm。3.1.3 法蘭連接：法蘭應(yīng)與閥體整體鑄造或鍛造而成，也可以采用焊接而成。焊接的法蘭應(yīng)是對焊形式，焊接要求應(yīng)符合GB 150 的規(guī)定，焊工應(yīng)按有關(guān)部門規(guī)定考試合格。這里為加強(qiáng)整體強(qiáng)度就采用整體鑄造的方法加工法蘭。3.1.3 閥體的連接法蘭和中法蘭：閥體的連接法蘭和中法蘭其背面應(yīng)加工或按GB 152.1152.4的規(guī)定锪平。3.1.4閥座的內(nèi)徑設(shè)計(jì)：閥座的內(nèi)徑應(yīng)設(shè)計(jì)成與閥

16、體的通徑一致為80mm。3.1.5閥座與閥體的連接：閥座與閥體的連接形式有多種，主要有螺紋連接，脹接，焊接等。也可以在閥體上堆焊。其焊層在加工后不小于2mm。對于奧氏體不銹鋼閥門，閥座也可以直接在閥體上加工。這里涉及到高壓閘閥，所以需要一個強(qiáng)度大，結(jié)構(gòu)可靠的閥座。因此最佳的選擇就是采用焊接，這樣不僅強(qiáng)度有保證，維修成本也低。3.1.6閥體放泄孔的設(shè)計(jì)：閥體放泄孔應(yīng)按照GB 12224的規(guī)定，其尺寸和位置應(yīng)在訂貨合同中注明。3.1.7閥腔的設(shè)計(jì)：3.18 尺寸：0000000000000000000000000000000000000003.2閥蓋的設(shè)計(jì) 圖3-23.2.1 閥蓋的壁厚：閥蓋與閥

17、體同屬殼體，所以它們的壁厚是相同的，都按照規(guī)定是24mm。3.2.2閥蓋與閥體的連接與閥體法蘭連接的密封面型式，公稱壓力2.5Mpa的閥門可以采用平面式。其他壓力級的閥門應(yīng)為凹凸式、榫槽式和梯形槽式。這里我們設(shè)計(jì)的是高壓閘閥，并且主要作用是定位，因此采用凹凸槽就可以滿足要求了。原本規(guī)定的PN25Mpa以下或DN65mm的閥門才可以采用非圓形的法蘭連接方式。在這里，由于結(jié)構(gòu)的特殊性，介質(zhì)對閥腔的影響很小。因此采用非圓形法蘭連接。閥蓋與閥體連接的螺柱不得少于4個，其直徑按表3-1的規(guī)定：螺柱根部總截面的拉力是公稱壓力作用于墊片有效外緣的面積上計(jì)算（如果是梯形槽連接，則按中徑計(jì)算），其拉應(yīng)力應(yīng)不超過

18、62Mpa。如果用戶指定的螺柱材料其屈服應(yīng)力小于或等于207Mpa，則產(chǎn)生的拉應(yīng)力應(yīng)不超過48Mpa。這里我們根據(jù)要求，取螺柱直徑為M12。根據(jù)閘閥的具體體積，取螺栓數(shù)為10個。 表3-1 mm公稱通徑 DN最小螺柱直徑2565M1080200M12M163.2.2支架設(shè)計(jì)；閥門的支架可以與閥蓋設(shè)計(jì)成整體，也可以分成兩個件來連接。如果設(shè)計(jì)成整體，則必須考慮在拆卸閥桿螺母的時候，不需要將閥蓋從從閥門上取下來。由于設(shè)計(jì)的是高壓閘閥，為了保證強(qiáng)度，所以如圖3-2所示，將閥蓋與支架設(shè)計(jì)成一個整體。3.2.3支架尺寸的設(shè)計(jì)：0000000000000000000000000000003.3 閘板的設(shè)計(jì)：

19、閘板的設(shè)計(jì)是閥門設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)之一。閘板結(jié)構(gòu)如圖3-3（進(jìn)口端閘板），圖3-4所示（出口端閘板）。兩閘板都有導(dǎo)向槽，使閘閥在操作時，保證兩塊閘板在任何位置始終保持與閥桿成一條直線，保證良好的穩(wěn)定性。閘板的斜面角度為5，可以保證出口端閘板先下或向上移動時，進(jìn)口端閘板也能跟著一起移動。閘板下端的通孔直徑加工成76mm，與公稱通徑80mm的百分比為95%，滿足要求。閘板的寬度為118mm，其中兩處導(dǎo)向槽的邊緣寬度均為6mm，因此留給密封圈的空間有了限制，我們?nèi)∶芊馊εc兩個導(dǎo)向槽邊緣的間隙都為2mm，則密封圈的最大直徑為98mm，除去80mm的通徑，密封圈的厚度為9mm。進(jìn)口端閘板（圖3-3）上端

20、的結(jié)構(gòu)是用來扶正閘板的，閥桿穿過上端的結(jié)構(gòu)，與導(dǎo)向槽一起完成閘板的導(dǎo)向作用。出口端閘板（圖3-4）上段的“T”型結(jié)構(gòu)則是為了與閥桿的連接。其加工尺寸根據(jù)閥桿接頭的尺寸來定，兩者一般取間隙配合。閘板的長度 圖3-3 圖3-4 3.4閥座密封圈的設(shè)計(jì)： 閥座密封圈的種類有很多，因設(shè)計(jì)的是高壓閘閥，所以必須選擇加工一個適合高壓環(huán)境的密封圈。在密封圈上堆焊鉻不銹鋼或硬質(zhì)合金壓入閥體，然后再把密封圈尾部焊在閥體上。這種密封圈適用于中高壓閘閥閥體。這種連接方式比螺紋，擠壓等連接方式加工環(huán)節(jié)更少使閥體外形簡單，內(nèi)腔緊湊。但是不可避免的堆焊飛濺物會嵌在過于狹小的閥體內(nèi)腔難以剔除并除盡，給密封副劃傷留下了隱患。

21、因此必須提高堆焊的質(zhì)量，并在易飛濺區(qū)域刷涂石灰水以降低飛濺物的附著力。接觸面端口應(yīng)留有足夠的加工余量，因?yàn)槊芊馊Π惭b以后需要進(jìn)行二次加工以得到準(zhǔn)確的安裝精度。3.5 閥桿的設(shè)計(jì)：鍵的材料采用強(qiáng)度極限不小于600MPa的碳素鋼，通常用45鋼。當(dāng)輪轂使用非鐵金屬或者非金屬材料的時候，鍵可以使用20或者Q235鋼。因?yàn)榇藭r軸和輪轂都已經(jīng)選用金屬材料，所以決定把鍵的使用材料定為45鋼。鍵的截面尺寸按照軸徑選擇的鍵，。3.4 彈性擋圈的選擇在軸上零件的定位方面，兩次用到軸用彈性擋圈，一次用到孔用彈性擋圈。前面已經(jīng)提到，主要是因?yàn)檩S向定位的時候無法采用軸肩或者套筒進(jìn)行定位，同時零件受到的軸向力很小。采用的

22、軸用彈性擋圈的規(guī)格分別為擋圈50 GB894-86、擋圈90 GB894-86，采用的孔用彈性擋圈的規(guī)格是擋圈80 GB893-86。彈性擋圈的材料采用65Mn。3.6 彈簧的選擇彈簧的基本作用是利用材料的彈性和彈簧本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在載荷作用下產(chǎn)生變形時，把機(jī)械功轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫兡?；在恢?fù)變形的時候，把形變能轉(zhuǎn)變成為動能或者機(jī)械功。彈簧的失效形式主要有以下幾方面：(1)塑性變形在外載荷的作用下，材料的內(nèi)部產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力或者扭轉(zhuǎn)應(yīng)力超過材料本身的屈服應(yīng)力以后，彈簧發(fā)生塑性變形。外載荷去掉以后，彈簧不能恢復(fù)到原始的尺寸和形狀。(2)疲勞斷裂在交變應(yīng)力的作用下，彈簧表面缺陷（裂紋、折疊、刻痕、夾雜物）處產(chǎn)

23、生疲勞源，裂紋擴(kuò)展以后造成斷裂失效。(3)快速脆性斷裂某些彈簧存在材料缺陷（如粗大夾雜物，過多脆性相）、加工缺陷（如折疊、劃痕）、熱處理缺陷（淬火溫度過高導(dǎo)致晶粒粗大，回火溫度不足使材料韌性不夠）等，當(dāng)受到過大的沖擊載荷的時候，突然發(fā)生脆性斷裂。(4)在腐蝕介質(zhì)中使用的彈簧易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂失效(5)高溫使彈簧材料的彈性模量和承載能力下降，高溫下使用的彈簧容易出現(xiàn)蠕變和應(yīng)力松弛，產(chǎn)生永久變形。針對以上容易出現(xiàn)的問題，對彈簧的性能要求如下：(1)高的強(qiáng)度極限和高的屈服比(2)高的疲勞強(qiáng)度(3)好的材質(zhì)和表面質(zhì)量(4)某些彈簧需要材料有良好的耐蝕性和耐熱性根據(jù)以上的分析，對于主體內(nèi)部承受負(fù)荷為抽汲

24、液和抽油桿柱的負(fù)荷的總和的彈簧，采用的材料是70Si3MnA,加工的工藝路線為：熱軋鋼帶（板）沖裁下料壓力成型淬火中溫回火噴丸強(qiáng)化。因?yàn)橹黧w內(nèi)部的彈簧承受的負(fù)荷為抽汲液和抽油桿柱的負(fù)荷的總和，負(fù)荷很大，所以在這里決定使用碟形彈簧。因?yàn)榈螐椈捎幸韵乱恍﹥?yōu)點(diǎn)：(1)剛度大，緩沖吸振能力強(qiáng)。適用于負(fù)荷大，而軸向空間要求小的地方。(2)具有變剛度的特性。根據(jù)設(shè)計(jì)選用的內(nèi)錐高度（單個A型碟簧的極限行程）3.7 主要零部件的材料選擇對其材料可以有以下的性能要求：(1)良好的綜合機(jī)械性能：足夠的強(qiáng)度、塑性和一定的韌性，以防止過載斷裂、沖擊斷裂。(2)高的疲勞強(qiáng)度，對應(yīng)力集中的敏感性低，以防止疲勞斷裂。(3

25、)足夠的淬透性，熱處理后表面要有高強(qiáng)度、高耐磨性，以防止磨損失效。(4)良好的切削加工性能，價格便宜。軸類零件選材時主要考慮強(qiáng)度，同時也要考慮材料的沖擊韌性和表面耐磨性。強(qiáng)度設(shè)計(jì)以一方面可以保證軸的承載能力，防止變形失效，另一方面由于疲勞強(qiáng)度與拉伸強(qiáng)度大致成正比的關(guān)系，也可以保證軸的耐疲勞性能，并且對耐磨性有利。為了兼顧強(qiáng)度和韌性，同時考慮疲勞抗力，軸一般使用經(jīng)過鍛造或者軋制的低、中碳鋼或者合金鋼制造。由于碳鋼比合金鋼便宜，并且有一定的綜合機(jī)械性能、對應(yīng)力集中敏感性較小，所一般軸類零件使用較多。常用的優(yōu)質(zhì)碳結(jié)構(gòu)鋼有：35、40、45、50鋼等，其中45鋼最常用。為改善其性能，這類鋼一般要經(jīng)過正

26、火、調(diào)質(zhì)或者表面淬火熱處理。合金鋼比碳鋼具有更好的力學(xué)性能和熱處理性能，但是對應(yīng)力集中敏感性較高，價格也比較貴，所以當(dāng)載荷較大并且要求限制軸的外形、尺寸或者重量，或者軸頸的耐磨性等等要求高的時候采用合金鋼。采用合金鋼必須采取相應(yīng)的熱處理才能充分發(fā)揮其作用。在一般的溫度下，碳鋼和合金鋼的彈性模量相差很少，所以采用合金鋼并不能提高軸的剛度。根據(jù)以上的分析比較，初步選定軸的材料為45號鋼。經(jīng)過模鍛、調(diào)質(zhì)、切削加工以后，再進(jìn)行表面淬火處理。3.1.2的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括軸的合理結(jié)構(gòu)和全部尺寸。軸的結(jié)構(gòu)形狀取決于軸上零件的類型和布置，要保證所設(shè)計(jì)的軸具有合理的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)滿足一下要求：(1)軸和軸上

27、零件要有準(zhǔn)確的工作位置、固定可靠。(2)具有良好的制造工藝性。3.2 軸承的選擇軸頸位置需要使用軸承對軸進(jìn)行徑向定位，根據(jù)主體內(nèi)壁的位置以及軸承的標(biāo)準(zhǔn)，選定合適的軸承，軸承的型號選為6018，此時安裝上的軸承需要進(jìn)行定位，軸承的頂端可以通過采用軸肩進(jìn)行定位，軸肩的尺寸按照標(biāo)準(zhǔn)(參照機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊12表19-5)確定，軸承的底端由于無法采用軸肩或者套筒進(jìn)行定位，所以采用軸用彈性擋圈進(jìn)行定位。此處空心軸的尺寸參照標(biāo)準(zhǔn)(參照新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊13表9-4)確定。由于軸的長度比較大，所以在軸的底端也需要。3.7 主要零部件的裝配尺寸要求：3.7.1 主體的選材主體零件的材料一般為HT200-400灰口

28、鑄鐵?；铱阼T鐵有較好的耐磨性、吸振性和良好的鑄造性、可加工性，而且價格低廉。當(dāng)負(fù)荷較大時，可以用ZG200-400、ZG230-450鑄鋼。主體零件的毛坯一般都是鑄件，因?yàn)殍T造的方法容易獲得復(fù)雜的形狀、內(nèi)腔和必要的加強(qiáng)筋、凸邊、凸臺等。鑄造毛坯的生產(chǎn)視生產(chǎn)批量而定，單件小批量生產(chǎn)采用木模砂型手工造型，毛坯精度低，加工余量大；大批量生產(chǎn)的時候，常采用金屬模機(jī)器造坯，毛坯的精度高，加工的余量小。為消除鑄件內(nèi)應(yīng)力對機(jī)械加工性能的影響，應(yīng)該安排退火工序或者時效處理。根據(jù)分析，主體采用ZG235進(jìn)行鑄造，鑄坯以后經(jīng)退火處理。在進(jìn)行主體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時候，由于空心軸與主體的位置關(guān)系以及已知主體的內(nèi)壁位置，所

29、以可以確定主體的外部輪廓。主體的內(nèi)部輪廓各個部分的尺寸根據(jù)選擇好了的軸承與主體內(nèi)壁的裝配以及軸與主體的裝配關(guān)系進(jìn)行確定。為了提高主體的強(qiáng)度和剛度，一般來說，可以采用增加壁厚和設(shè)置肋兩種方法。但是增加壁厚的方法并非在任何情況下都能見效，即使見效，也多半不符合經(jīng)濟(jì)原則，所以在這里，就采用設(shè)置肋的方法來提高主體的強(qiáng)度和剛度。為了保證拆卸維修的時候，空心軸不直接與地面接觸，設(shè)計(jì)的主體底部凹進(jìn)去的部分比空心軸伸出部分的尺寸要長。對于螺栓頭以及螺母的支撐面需要設(shè)計(jì)沉頭座，并且銑平，一般取下凹深度為2-3mm，設(shè)計(jì)的主體的凸臺上的沉頭座就是按照這一原則加工的。下圖為主體的結(jié)構(gòu)示意圖。第4章閘閥壁厚和閥桿的的

30、校核4.1 閘閥壁厚的校核由GB1224-89里規(guī)定，公稱直徑為80mm，25Mpa的閥門殼體（包括閥體與閥蓋）所需要的最小壁厚為23.8mm，這里取24mm。由計(jì)算式計(jì)算出的最小壁厚為： 4.1.1 閥桿的校核密封狀態(tài)雙閘板的受力分析：密封狀態(tài)下雙閘板受力如圖所示：閘板1在F、N和閥體底部對閘板的作用力的共同作用下處于平衡狀態(tài),其中F是進(jìn)口端介質(zhì)對閘板的工作載荷,閘板2使閘板1產(chǎn)生正壓力N來平衡工作載荷F。N是閘板1與閘板2之間的作用力與反作用力。閘板2受P、F和N力的共同作用處于平衡狀態(tài),其中F是右閥座對閘板2的作用力,P是閥桿對閘板2的作用力,N是閘板1與閘板2之間的作用力與反作用力。在閘板1與左閥座處于臨界密封狀態(tài)下時，進(jìn)口端