閥門的受力分析

1、 第五章閥門的受第五章閥門的受力分析力分析截止閥的受力分析截止閥的受力分析閘閥的受力分析閘閥的受力分析7-17-17-27-2主要內(nèi)容及目的主要內(nèi)容及目的以截止閥和閘閥為例，分析以截止閥和閘閥為例，分析密封面的受力和閥桿的受力。密封面的受力和閥桿的受力。選擇密封面材料、確定寬度、確定選擇密封面材料、確定寬度、確定閥桿力等；閥桿力等；計(jì)算閥桿、校核強(qiáng)度等。計(jì)算閥桿、校核強(qiáng)度等。7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析一、閥門密封面的結(jié)構(gòu)一、閥門密封面的結(jié)構(gòu) (a) 平面密封(b) 錐面密封(c) 球面密封(d) 刀形密封 應(yīng)用應(yīng)用v 截止類用于高溫高壓工況的閥門，一般采用平面或截止類用于

2、高溫高壓工況的閥門，一般采用平面或錐面金屬密封。而用于中低壓或輸送氣體或油品等錐面金屬密封。而用于中低壓或輸送氣體或油品等工況的閥門，采用將橡膠、塑料和皮革等非金屬成工況的閥門，采用將橡膠、塑料和皮革等非金屬成形密封圈固定在閥瓣上的結(jié)構(gòu)。形密封圈固定在閥瓣上的結(jié)構(gòu)。v 閘閥則大部分采用楔式單閘板或雙閘板的平面密封閘閥則大部分采用楔式單閘板或雙閘板的平面密封結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。v 安全閥大部分采用平面或錐面密封，但彈簧直接作安全閥大部分采用平面或錐面密封，但彈簧直接作用式全量型安全閥則采用帶有彈性密封唇的組合閥用式全量型安全閥則采用帶有彈性密封唇的組合閥瓣，以及閥瓣為刀形密封面，閥座由壓入氟塑料等瓣，以

3、及閥瓣為刀形密封面，閥座由壓入氟塑料等彈性非金屬材料組成的密封結(jié)構(gòu)。彈性非金屬材料組成的密封結(jié)構(gòu)。 7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析影響閥門密封性能的因素很多，如密封面寬度、表面粗影響閥門密封性能的因素很多，如密封面寬度、表面粗糙度、介質(zhì)性能、密封面材料及熱處理狀態(tài)等。糙度、介質(zhì)性能、密封面材料及熱處理狀態(tài)等。閥門密封面寬度與密封力成正比。閥門密封面寬度與密封力成正比。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，閥門密封面的寬度按下表選用較為適合。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，閥門密封面的寬度按下表選用較為適合。影響閥門密封性能的因素影響閥門密封性能的因素7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析截止閥的密封面一般有平面和錐

4、面兩種。截止閥的密封面一般有平面和錐面兩種。 （一）截止閥的密封面結(jié)構(gòu)（一）截止閥的密封面結(jié)構(gòu)二、截止閥密封面的受力分析二、截止閥密封面的受力分析7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析（二）密封面上的總作用力和比壓（二）密封面上的總作用力和比壓1.1.密封面尺寸的選取密封面尺寸的選取7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析閥座密封面內(nèi)徑的確定閥座密封面內(nèi)徑的確定對(duì)于堆焊的平面密封，一般比閥座內(nèi)徑大對(duì)于堆焊的平面密封，一般比閥座內(nèi)徑大4 45mm5mm；對(duì)于非堆焊的和錐面密封面，取與閥座內(nèi)徑相等。對(duì)于非堆焊的和錐面密封面，取與閥座內(nèi)徑相等。閥座密封面的寬度閥座密封面的寬度b b

5、MM的確定的確定與壓力、口徑和密封面材料有關(guān)。與壓力、口徑和密封面材料有關(guān)。對(duì)于平面密封，可先根據(jù)公稱通徑參考表選取，然后對(duì)于平面密封，可先根據(jù)公稱通徑參考表選取，然后再驗(yàn)算密封面的比壓。再驗(yàn)算密封面的比壓。v 閥瓣密封面的寬度閥瓣密封面的寬度b bM M 通常要比閥座密封面寬度通常要比閥座密封面寬度b bM M大大2 26mm6mm，這是因?yàn)橐迹@是因?yàn)橐紤]結(jié)構(gòu)和制造上的原因，閥瓣和閥座不可能在同一個(gè)慮結(jié)構(gòu)和制造上的原因，閥瓣和閥座不可能在同一個(gè)中心線上。中心線上。v 閥瓣密封面內(nèi)徑閥瓣密封面內(nèi)徑 閥瓣和閥座密封面的平均直徑應(yīng)該相等閥瓣和閥座密封面的平均直徑應(yīng)該相等，這樣便得出，這樣便得

6、出閥瓣密封面內(nèi)徑。閥瓣密封面內(nèi)徑。7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析()MNMNMMDDbb（二）密封面上的總作用力和比壓（二）密封面上的總作用力和比壓2.2.密封面上的總作用力密封面上的總作用力7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析截止閥屬于強(qiáng)制密封式閥門，所以在閥門關(guān)閉時(shí)，必截止閥屬于強(qiáng)制密封式閥門，所以在閥門關(guān)閉時(shí)，必須向閥瓣施加壓力，以強(qiáng)制密封面不泄漏。須向閥瓣施加壓力，以強(qiáng)制密封面不泄漏。當(dāng)介質(zhì)由閥瓣下方進(jìn)入閥內(nèi)時(shí)，操作力所需要克服的當(dāng)介質(zhì)由閥瓣下方進(jìn)入閥內(nèi)時(shí)，操作力所需要克服的阻力，是閥桿和填料的摩擦力與由介質(zhì)的壓力所產(chǎn)生的阻力，是閥桿和填料的摩擦力與由介質(zhì)

7、的壓力所產(chǎn)生的推力。推力。關(guān)閥門的力比開閥門的力大。關(guān)閥門的力比開閥門的力大。 作用在密封面上的最大的作用力，即密封面作用在閥作用在密封面上的最大的作用力，即密封面作用在閥桿上的軸向力（不包括摩擦阻力）。桿上的軸向力（不包括摩擦阻力）。 （二）密封面上的總作用力和比壓（二）密封面上的總作用力和比壓2.2.密封面上的總作用力密封面上的總作用力7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析完全關(guān)閉時(shí)介質(zhì)作用在閥瓣上的力。完全關(guān)閉時(shí)介質(zhì)作用在閥瓣上的力。計(jì)算式為計(jì)算式為b bM M閥座密封面寬度；閥座密封面寬度；P P 介質(zhì)的壓力，計(jì)算時(shí)取介質(zhì)的壓力，計(jì)算時(shí)取PNPN；密封面上密封力；密封面上密封

8、力；q qMF MF 密封的必須比壓；密封的必須比壓；MZMJMFQQQMJQ2()4MJMNMQDbPMFQ（二）密封面上的總作用力和比壓（二）密封面上的總作用力和比壓2.2.密封面上的總作用力密封面上的總作用力7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析密封面上密封力密封面上密封力a.a.對(duì)于平面密封，計(jì)算式為對(duì)于平面密封，計(jì)算式為b.b.對(duì)于錐面密封，在開啟或者關(guān)閉時(shí)密封副間對(duì)于錐面密封，在開啟或者關(guān)閉時(shí)密封副間存在瞬間摩擦，所以密封力為兩部分組成：存在瞬間摩擦，所以密封力為兩部分組成：一部分為錐面上的密封力在閥桿軸向上的分力一部分為錐面上的密封力在閥桿軸向上的分力另一部分為所克服的

9、摩擦力在軸向的分力另一部分為所克服的摩擦力在軸向的分力MFQ()MFMNMMMFQDbb qMFQMFQ22()4sinMWMNDDS22()4sinMWMNMFMFDDQq22sin()4MFMWMNMFQDDq密封錐面的面積：密封錐面的面積：.密封錐面上密封力：密封錐面上密封力：密封力在軸向上分力：密封力在軸向上分力：密封面的錐半角；密封面的錐半角；7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析（二）密封面上的總作用力和比壓（二）密封面上的總作用力和比壓b.b.對(duì)于錐面密封對(duì)于錐面密封.克服的摩擦力克服的摩擦力 ：f fM M 密封錐面間的摩擦系數(shù)，見下表：密封錐面間的摩擦系數(shù)，見下表：

10、7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析（二）密封面上的總作用力和比壓（二）密封面上的總作用力和比壓b.b.對(duì)于錐面密封對(duì)于錐面密封22()4MFMFMMWMNMFMQQfDDqf7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析（二）密封面上的總作用力和比壓（二）密封面上的總作用力和比壓b.b.對(duì)于錐面密封對(duì)于錐面密封MFQ22()4coscosMWMNMFMFMMFMDDQQfqftg22sincos()(1)4MMFMFMFMWMNMFfQQQDDqtg摩擦力在軸向的分力：摩擦力在軸向的分力：計(jì)算式為：計(jì)算式為：MFQ（二）密封面上的總作用力和比壓（二）密封面上的總作用力和比壓3.

11、3.密封面上的比壓密封面上的比壓7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析()MZMNMMQqDbb22sin()4sinMZMWMNQqDD MFqqqa.a.對(duì)于平面密封，計(jì)算式為對(duì)于平面密封，計(jì)算式為b.b.對(duì)于錐面密封，計(jì)算式為對(duì)于錐面密封，計(jì)算式為c.c.驗(yàn)算驗(yàn)算qq密封材料的許用壓力密封材料的許用壓力三、截止閥閥桿的受力分析三、截止閥閥桿的受力分析7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析FZQFZMJMFTJGQQQQQQ對(duì)于升降桿式1.最大軸向力當(dāng)介質(zhì)從閥瓣下方流入時(shí)，最大軸向力產(chǎn)生在關(guān)閉的最后瞬間，計(jì)算式為：填料與閥桿的填料與閥桿的摩擦力摩擦力 關(guān)閉時(shí)，防轉(zhuǎn)關(guān)閉時(shí)

12、，防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中的摩擦結(jié)構(gòu)中的摩擦力力 密封機(jī)構(gòu)的重密封機(jī)構(gòu)的重量量 三、截止閥閥桿的受力分析三、截止閥閥桿的受力分析7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析1MFMJTJJFMQQQQRf R R 計(jì)算半徑； fJ 防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中的摩擦系數(shù)，可取O.2；FMR關(guān)閉時(shí)閥桿螺紋的摩擦半徑。三、截止閥閥桿的受力分析三、截止閥閥桿的受力分析7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析FZQ對(duì)于升降桿式1.最大軸向力當(dāng)介質(zhì)從閥瓣上方流入時(shí)，最大軸向力產(chǎn)生在開啟的最初瞬間，計(jì)算式為：開啟時(shí)，防轉(zhuǎn)開啟時(shí)，防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中的摩擦結(jié)構(gòu)中的摩擦力力 介質(zhì)作用于閥桿介質(zhì)作用于閥桿上的軸向力上的軸向力 FZMJMFT

13、JPGQQQQQQQ三、截止閥閥桿的受力分析三、截止閥閥桿的受力分析7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析 R 計(jì)算半徑；FMR開啟時(shí)閥桿螺紋的摩擦半徑。1MFMJPJJFMQQQQRf R 三、截止閥閥桿的受力分析三、截止閥閥桿的受力分析7-1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析對(duì)于升降桿式2.最大扭矩 當(dāng)介質(zhì)從閥瓣下方流入時(shí)，最大扭矩在關(guān)閉的瞬時(shí)產(chǎn)生；當(dāng)介質(zhì)從閥瓣上方流入時(shí)，最大扭矩在開啟瞬時(shí)產(chǎn)生。關(guān)閉時(shí)閥桿螺紋關(guān)閉時(shí)閥桿螺紋的摩擦扭矩的摩擦扭矩 開啟時(shí)閥桿螺紋開啟時(shí)閥桿螺紋的摩擦扭矩的摩擦扭矩 FMFFLMMFFLMM當(dāng)介質(zhì)從下方流入時(shí): 當(dāng)介質(zhì)從閥瓣上方流入時(shí): 。7-

14、1 7-1 截止閥的受力分析截止閥的受力分析四、閥桿載荷分布及強(qiáng)度計(jì)算四、閥桿載荷分布及強(qiáng)度計(jì)算1、對(duì)于旋轉(zhuǎn)升降桿 介質(zhì)從下方流入時(shí)： -斷面處的應(yīng)力： NFNWM NW-斷面處螺紋內(nèi)徑的抗扭模量-材料的許用扭應(yīng)力1、對(duì)于升降桿式 -斷面處的合成應(yīng)力：- -斷面處的壓應(yīng)力- -斷面處的面積22224NY2Y TFZYFQ2TF2N- -斷面處的扭應(yīng)力 TFDFTNWMM22、對(duì)于升降桿 介質(zhì)從下方流入時(shí)，最大載荷在閥桿螺母與防轉(zhuǎn)限位塊之間， 即- 斷面 -斷面出的應(yīng)力：224NY TFZYFQ TFTNWM對(duì)防轉(zhuǎn)鍵槽，按斷面減少50%；若為雙鍵則減少10%五、閥瓣厚度計(jì)算五、閥瓣厚度計(jì)算將閥瓣

15、作為中心軸向力的圓板計(jì)算，其危險(xiǎn)截面在圓環(huán)的內(nèi)圓，通常先確定尺寸，在進(jìn)行強(qiáng)度校核1、當(dāng)介質(zhì)從下方流入時(shí)，其危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力 21sinCSQQKBLTFZw2、當(dāng)介質(zhì)從上方流入時(shí)，其危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力 2214sinCSPDCSQQKBWNBLTFZw-系數(shù)系數(shù)-閥桿螺紋螺旋角，對(duì)于升降桿閥桿螺紋螺旋角，對(duì)于升降桿-閥瓣厚度-密封面平均直徑-閥瓣厚度的腐蝕余量-密封面寬度21,KKLMPDSCMbMND-密封面內(nèi)徑v 求操縱求操縱100100，1.61.6的截止閥手輪上的截止閥手輪上的最大軸向力和最大扭矩。介質(zhì)為水，密封面材料為不銹的最大軸向力和最大扭矩。介質(zhì)為水，密封面材料為不銹鋼：鋼：C

16、r18Ni9Cr18Ni9i i，閥桿鋼，閥桿鋼2Cr132Cr13，閥桿螺母，閥桿螺母9-49-4青銅。青銅。1.1.自動(dòng)密封自動(dòng)密封這種形式的密封在介質(zhì)進(jìn)口端閘板與閥座密這種形式的密封在介質(zhì)進(jìn)口端閘板與閥座密封面之間具有間隙；而密封是由介質(zhì)靜壓力封面之間具有間隙；而密封是由介質(zhì)靜壓力作用于介質(zhì)出口端來(lái)加以保證。作用于介質(zhì)出口端來(lái)加以保證。只有在介質(zhì)靜壓力大于密封力的情況下才只有在介質(zhì)靜壓力大于密封力的情況下才有可能采用這種形式的密封。有可能采用這種形式的密封。根據(jù)兩對(duì)密封副的工作狀況根據(jù)兩對(duì)密封副的工作狀況 、介質(zhì)靜壓、介質(zhì)靜壓力與介質(zhì)密封力的不同關(guān)系分為：力與介質(zhì)密封力的不同關(guān)系分為：

17、一、閘閥的密封形式一、閘閥的密封形式7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析2.2.單面強(qiáng)制密封單面強(qiáng)制密封這種形式的密封在介質(zhì)進(jìn)口端閘板與閥座密封面之這種形式的密封在介質(zhì)進(jìn)口端閘板與閥座密封面之間是不密封的，這里或者根本沒(méi)有比壓力，或者只間是不密封的，這里或者根本沒(méi)有比壓力，或者只有比密封比壓為小的比壓力；有比密封比壓為小的比壓力；在介質(zhì)出口邊閘板與閥座密封面之間的密封是由閥在介質(zhì)出口邊閘板與閥座密封面之間的密封是由閥桿軸向力來(lái)強(qiáng)制地加以保證，當(dāng)沒(méi)有介質(zhì)時(shí)，密封桿軸向力來(lái)強(qiáng)制地加以保證，當(dāng)沒(méi)有介質(zhì)時(shí)，密封面上的比壓不得小于密封比壓。面上的比壓不得小于密封比壓。在介質(zhì)靜壓力小于密封力時(shí)所必

18、須采取的在介質(zhì)靜壓力小于密封力時(shí)所必須采取的強(qiáng)制密封的一種，也是通常采用的一種。強(qiáng)制密封的一種，也是通常采用的一種。 一、閘閥的密封形式一、閘閥的密封形式7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析3.3.雙面強(qiáng)制密封雙面強(qiáng)制密封這種形式的密封無(wú)論在介質(zhì)的進(jìn)口端或出口端，這種形式的密封無(wú)論在介質(zhì)的進(jìn)口端或出口端，閘板與閥座密封面之間都是密封的。閘板與閥座密封面之間都是密封的。 密封是由閥桿軸向力來(lái)強(qiáng)制地加以保證，當(dāng)沒(méi)有密封是由閥桿軸向力來(lái)強(qiáng)制地加以保證，當(dāng)沒(méi)有介質(zhì)時(shí)，密封面之間的正壓力不得小于介質(zhì)靜壓介質(zhì)時(shí)，密封面之間的正壓力不得小于介質(zhì)靜壓力與密封力之和。力與密封力之和。 設(shè)計(jì)中只在遇到特殊

19、情況時(shí)才采用。設(shè)計(jì)中只在遇到特殊情況時(shí)才采用。 一、閘閥的密封形式一、閘閥的密封形式7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析二、密封面上的總作用力和比壓二、密封面上的總作用力和比壓（一）密封面尺寸的選?。ㄒ唬┟芊饷娉叽绲倪x取7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析閥座密封面內(nèi)徑的確定閥座密封面內(nèi)徑的確定對(duì)于堆焊的平面密封，一般比閥座內(nèi)徑大對(duì)于堆焊的平面密封，一般比閥座內(nèi)徑大4 45mm5mm；對(duì)于非堆焊的和錐面密封面，取與閥座內(nèi)徑相等。對(duì)于非堆焊的和錐面密封面，取與閥座內(nèi)徑相等。閥座密封面的寬度閥座密封面的寬度b bMM的確定的確定閥座密封面的寬度閥座密封面的寬度一般取公稱通徑的一般取

20、公稱通徑的1/201/201/501/50，并且隨，并且隨著公稱通徑的增大，密封面寬度與公稱通徑之比逐漸減小。著公稱通徑的增大，密封面寬度與公稱通徑之比逐漸減小。 除了采用硬質(zhì)合金等較好的材料密封面寬度取較小之外除了采用硬質(zhì)合金等較好的材料密封面寬度取較小之外( (但但不得小于不得小于2mm2mm) )，一般閥座密封面寬度最好不小于一般閥座密封面寬度最好不小于5mm5mm。 v閘板密封面寬度閘板密封面寬度bbM M應(yīng)取得較閥座密封面寬度應(yīng)取得較閥座密封面寬度b bM M為大，這是基于以下幾方面的考慮：為大，這是基于以下幾方面的考慮： 1.1.閥門在經(jīng)過(guò)的使用之后，閘板與閥座密封面之間有閥門在經(jīng)

21、過(guò)的使用之后，閘板與閥座密封面之間有磨損。磨損。 2.2.關(guān)閉閥門時(shí)，往往容易過(guò)于用力。關(guān)閉閥門時(shí)，往往容易過(guò)于用力。 3.3.對(duì)于明桿閘閥，閥體導(dǎo)軌與閘板導(dǎo)軌槽之間的徑向?qū)τ诿鳁U閘閥，閥體導(dǎo)軌與閘板導(dǎo)軌槽之間的徑向間隙量。間隙量越大，實(shí)際接觸面積就越有可能較理間隙量。間隙量越大，實(shí)際接觸面積就越有可能較理論接觸面積為小。論接觸面積為小。v 考慮到以上三點(diǎn)，為了保證閘板密封面能與整個(gè)閥座考慮到以上三點(diǎn)，為了保證閘板密封面能與整個(gè)閥座密封面接觸，就必須取密封面接觸，就必須取bbM M較較b bM M為大。為大。 4.4.雖然對(duì)于同一研磨精度要求來(lái)說(shuō)，密封面寬度越大雖然對(duì)于同一研磨精度要求來(lái)說(shuō)，密

22、封面寬度越大就越難達(dá)到精度要求，但就加工和裝配來(lái)說(shuō)，閘板密就越難達(dá)到精度要求，但就加工和裝配來(lái)說(shuō)，閘板密封面寬度適當(dāng)?shù)厝〉么笮?，比較有利。封面寬度適當(dāng)?shù)厝〉么笮?，比較有利。7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析v一般地，?。ㄒ话愕?，?。╞ bM M- -b bM M）/ /b bM M 0.50.51.01.0，大口，大口徑、高壓力取較小的比值。徑、高壓力取較小的比值。v閘板密封面和閥座密封面的平均直徑應(yīng)該相等，閘板密封面和閥座密封面的平均直徑應(yīng)該相等，這樣便得出閘板密封面內(nèi)徑這樣便得出閘板密封面內(nèi)徑7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析()MNMNMMDDbb二、密封面上的總作用

23、力和比壓二、密封面上的總作用力和比壓1.1.密封面上的總作用力密封面上的總作用力7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析.自動(dòng)密封自動(dòng)密封作用在出口端密封面的總壓力，即為自動(dòng)密封的作用在出口端密封面的總壓力，即為自動(dòng)密封的密封力。密封力。 .平板式平板式MZMJQQ2()4MJMNMQDbP二、密封面上的總作用力和比壓二、密封面上的總作用力和比壓1.1.密封面上的總作用力密封面上的總作用力7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析.自動(dòng)密封自動(dòng)密封.楔式楔式MZMJMZMQQQf tg1MJMZMQQf tg2()4MJMNMQDbP其中：fM 關(guān)閉時(shí)密封面摩擦系數(shù)閘板半楔角二、密封面上

24、的總作用力和比壓二、密封面上的總作用力和比壓1.1.密封面上的總作用力密封面上的總作用力7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析其中：M2 出口密封面上的作用力 .單面強(qiáng)制密封單面強(qiáng)制密封2MZMJMFMQQQN()MFMNMMMFQDbb q二、密封面上的總作用力和比壓二、密封面上的總作用力和比壓1.1.密封面上的總作用力密封面上的總作用力7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析.雙面強(qiáng)制密封雙面強(qiáng)制密封.平板式平板式進(jìn)口進(jìn)口出口出口2MZMJMFMJMJMFQQQQQQMJMFQQ二、密封面上的總作用力和比壓二、密封面上的總作用力和比壓1.1.密封面上的總作用力密封面上的總作用力7

25、-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析.雙面強(qiáng)制密封雙面強(qiáng)制密封.楔式楔式0X 1122coscossincossinMMJMMMNQFNF二、密封面上的總作用力和比壓二、密封面上的總作用力和比壓1.1.密封面上的總作用力密封面上的總作用力7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析.雙面強(qiáng)制密封雙面強(qiáng)制密封.楔式楔式12cos (1)coscos (1)MMJMNtgtgQNtgtg12cos (1)coscos (1)MMJMNtgtgQNtgtg211MJMMQNNtgtg1MMFMJNQQ2MMZNQ1MJMZMFMJQQQQtgtg111MZMFMJQQQtgtg二、密封面上的總

26、作用力和比壓二、密封面上的總作用力和比壓2.2.密封面上的比壓密封面上的比壓7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析出口端閥座密封面的比壓要比進(jìn)口端大出口端閥座密封面的比壓要比進(jìn)口端大 qq閥座密封面材料的許用壓力閥座密封面材料的許用壓力 ()MZMNMMQqqDbb三、閘閥閥桿的受力分析三、閘閥閥桿的受力分析7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析1.1.自動(dòng)密封自動(dòng)密封. .平板式平板式MZMGQQfQMZMGQQfQMZMJQQMf Mf 關(guān)閉與開啟的摩擦系數(shù)， MMff0.1MMff7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析Mf Mf 可按下表選?。嚎砂聪卤磉x?。好芊饷娌牧厦?/p>

27、封面材料鑄鐵、黃銅、青銅鑄鐵、黃銅、青銅0.250.25碳鋼、合金鋼碳鋼、合金鋼0.300.30不銹鋼（不銹鋼（1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti）0.350.35硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金0.200.20聚四氟乙烯聚四氟乙烯0.050.05對(duì)于工作溫度較低，介質(zhì)具有一定的潤(rùn)滑性能的情況，對(duì)于工作溫度較低，介質(zhì)具有一定的潤(rùn)滑性能的情況，可適當(dāng)降低。可適當(dāng)降低。三、閘閥閥桿的受力分析三、閘閥閥桿的受力分析7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析1.1.自動(dòng)密封自動(dòng)密封. .楔式楔式對(duì)于關(guān)閉情況對(duì)于關(guān)閉情況 ()cosMZMGQfQQ1MJMZMQQf tgcos (1)MJMGMQfQQf tg

28、 對(duì)于開啟情況對(duì)于開啟情況 MZMJMZMQQQf tg1MJMZMQQf tg()cosMZMGQfQQcos (1)MJMGMQfQQf tg 三、閘閥閥桿的受力分析三、閘閥閥桿的受力分析7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析2.2.單面強(qiáng)制密封單面強(qiáng)制密封對(duì)于楔式對(duì)于楔式1111MMMMFfNNtg2222MMMMFfNNtg0Y 1212coscossinsinsinGMMMMMJQQFFNNQ12(cossin )(cossin )sinMMMJGQNtgNtgQQ三、閘閥閥桿的受力分析三、閘閥閥桿的受力分析7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析2.2.單面強(qiáng)制密封單面強(qiáng)

29、制密封對(duì)于楔式對(duì)于楔式0X 2121coscoscossinsinMMJMMMNQNFF21(1)(1)MMJMNtgtgQNtgtg211MJMMQNNtgtg121MJMMQNNtgtg三、閘閥閥桿的受力分析三、閘閥閥桿的受力分析7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析2.2.單面強(qiáng)制密封單面強(qiáng)制密封22()(cossin )(cossin )sin1MJMMMJGQQNtgNtgQQtgtg22cos ()cos ()MMJGQNtgtgQtgtgQ2MMZMJMFNQQQ2()cos ()cos ()MJMFMJGQQQtgtgQtgtgQ2()cos ()cos ()MJMFMJ

30、GQQQtgtgQtgtgQ同樣可得同樣可得 三、閘閥閥桿的受力分析三、閘閥閥桿的受力分析7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析3.3.雙面強(qiáng)制密封雙面強(qiáng)制密封. .關(guān)閉時(shí)關(guān)閉時(shí)對(duì)于無(wú)介質(zhì)情況，這時(shí)作用在進(jìn)出口密封面上的力相等。對(duì)于無(wú)介質(zhì)情況，這時(shí)作用在進(jìn)出口密封面上的力相等。 0Y 1212sinsincoscosMMMMQNNFF2()sin2()cosMJMFMJMFQQQQQtg2()()cosMJMFQQQtgtg2()()coscos ()MJMFMJQQQtgtgQtgtg對(duì)于有介質(zhì)情況對(duì)于有介質(zhì)情況三、閘閥閥桿的受力分析三、閘閥閥桿的受力分析7-2 7-2 閘閥的受力分析

31、閘閥的受力分析3.3.雙面強(qiáng)制密封雙面強(qiáng)制密封. .開啟時(shí)開啟時(shí)0Y 對(duì)于有介質(zhì)情況對(duì)于有介質(zhì)情況1122()cossincossinMJMMMMQNFNF0X 21(1)1MMFMJNQQtgtg1212coscossinsinsinMMMMMJQFFNNQcos ()2cos ()cos (23)1MJMFMJQtgtgQQtgtgQtgtgtgtg三、閘閥閥桿的受力分析三、閘閥閥桿的受力分析7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析3.3.雙面強(qiáng)制密封雙面強(qiáng)制密封. .開啟時(shí)開啟時(shí)無(wú)介質(zhì)情況無(wú)介質(zhì)情況 2()cos ()MFMJQQQtgtgcos ()2cos ()cos (23)1

32、MJMFMJQtgtgQQtgtgQtgtgtgtg經(jīng)比較可知開啟時(shí)最大閥桿軸向力是在有介質(zhì)情況。經(jīng)比較可知開啟時(shí)最大閥桿軸向力是在有介質(zhì)情況。四、閘閥閥桿的總軸向力四、閘閥閥桿的總軸向力7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析1.1.明桿閘閥閥桿的總軸向力明桿閘閥閥桿的總軸向力. .對(duì)于自動(dòng)密封和單面強(qiáng)制密封對(duì)于自動(dòng)密封和單面強(qiáng)制密封關(guān)閉時(shí)關(guān)閉時(shí):FZPTQQQQPQ介質(zhì)作用于閥桿上的軸向力介質(zhì)作用于閥桿上的軸向力; ; 24PFQdPTQ閥桿與填料間的摩擦力閥桿與填料間的摩擦力; ; 開啟時(shí)開啟時(shí):FZPTQQQQ四、閘閥閥桿的總軸向力四、閘閥閥桿的總軸向力7-2 7-2 閘閥的受力分

33、析閘閥的受力分析1.1.明桿閘閥閥桿的總軸向力明桿閘閥閥桿的總軸向力. .對(duì)于雙面強(qiáng)制密封對(duì)于雙面強(qiáng)制密封關(guān)閉時(shí)關(guān)閉時(shí):0PQ 由于關(guān)閉后閥腔內(nèi)沒(méi)有介質(zhì)，由于關(guān)閉后閥腔內(nèi)沒(méi)有介質(zhì)，開啟時(shí)開啟時(shí):FZTQQQFZTQQQ四、閘閥閥桿的總軸向力四、閘閥閥桿的總軸向力7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析2.2.暗桿閘閥閥桿的總軸向力暗桿閘閥閥桿的總軸向力. .對(duì)于自動(dòng)密封和單面強(qiáng)制密封對(duì)于自動(dòng)密封和單面強(qiáng)制密封關(guān)閉時(shí)關(guān)閉時(shí):FZPQQQ開啟時(shí)開啟時(shí):FZPQQQ由于閥桿只做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，無(wú)軸向運(yùn)動(dòng)由于閥桿只做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，無(wú)軸向運(yùn)動(dòng) 0TQ 四、閘閥閥桿的總軸向力四、閘閥閥桿的總軸向力7-2 7-2

34、 閘閥的受力分析閘閥的受力分析2.2.明桿閘閥閥桿的總軸向力明桿閘閥閥桿的總軸向力. .對(duì)于雙面強(qiáng)制密封對(duì)于雙面強(qiáng)制密封關(guān)閉時(shí)關(guān)閉時(shí):0PQ 由于關(guān)閉后閥腔內(nèi)沒(méi)有介質(zhì)，由于關(guān)閉后閥腔內(nèi)沒(méi)有介質(zhì)，開啟時(shí)開啟時(shí):FZQQFZQQ五、閘閥閥桿的總扭矩五、閘閥閥桿的總扭矩7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析1.1.明桿閘閥閥桿的總扭矩明桿閘閥閥桿的總扭矩. .對(duì)于無(wú)推力球軸承對(duì)于無(wú)推力球軸承關(guān)閉時(shí)關(guān)閉時(shí):FZFLFJMMMFLM：關(guān)閉時(shí)閥桿螺母與閥桿螺紋間的摩擦力矩；：關(guān)閉時(shí)閥桿螺母與閥桿螺紋間的摩擦力矩； FLFZFMMQRFMR：關(guān)閉時(shí)閥桿螺紋的摩擦半徑；：關(guān)閉時(shí)閥桿螺紋的摩擦半徑； FJ

35、M：關(guān)閉時(shí)閥桿螺母凸肩與支架的摩擦力矩；：關(guān)閉時(shí)閥桿螺母凸肩與支架的摩擦力矩； 五、閘閥閥桿的總扭矩五、閘閥閥桿的總扭矩7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析1.1.明桿閘閥閥桿的總扭矩明桿閘閥閥桿的總扭矩. .對(duì)于無(wú)推力球軸承對(duì)于無(wú)推力球軸承關(guān)閉時(shí)關(guān)閉時(shí):FZFLFJMMM 2FJFJFZFJdMQfFJf：摩擦系數(shù)，見下表：摩擦系數(shù)，見下表 FJd：接觸面的平均直徑：接觸面的平均直徑 FJf：摩擦系數(shù)，見下表。：摩擦系數(shù)，見下表。 五、閘閥閥桿的總扭矩五、閘閥閥桿的總扭矩7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析1.1.明桿閘閥閥桿的總扭矩明桿閘閥閥桿的總扭矩五、閘閥閥桿的總扭矩五

36、、閘閥閥桿的總扭矩7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析1.1.明桿閘閥閥桿的總扭矩明桿閘閥閥桿的總扭矩. .對(duì)于無(wú)推力球軸承對(duì)于無(wú)推力球軸承開啟時(shí)開啟時(shí):FLM：開啟時(shí)閥桿螺母與閥桿螺紋間的摩擦力矩；：開啟時(shí)閥桿螺母與閥桿螺紋間的摩擦力矩； FMR：開啟時(shí)閥桿螺紋的摩擦半徑；：開啟時(shí)閥桿螺紋的摩擦半徑； FSM：開啟時(shí)手輪下端面與支架的摩擦力矩；：開啟時(shí)手輪下端面與支架的摩擦力矩； FZFLFSMMMFLFZFMMQR五、閘閥閥桿的總扭矩五、閘閥閥桿的總扭矩7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析1.1.明桿閘閥閥桿的總扭矩明桿閘閥閥桿的總扭矩. .對(duì)于無(wú)推力球軸承對(duì)于無(wú)推力球軸承

37、開啟時(shí)開啟時(shí): FSf：摩擦系數(shù)，可取：摩擦系數(shù)，可取0.250.25； FSd：手輪與支架接觸面的平均直徑；：手輪與支架接觸面的平均直徑； FZFLFSMMM2FSFSFZFSdMQf五、閘閥閥桿的總扭矩五、閘閥閥桿的總扭矩7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析1.1.明桿閘閥閥桿的總扭矩明桿閘閥閥桿的總扭矩. .對(duì)于有推力球軸承對(duì)于有推力球軸承關(guān)閉時(shí)關(guān)閉時(shí):：關(guān)閉時(shí)軸承的摩擦力矩；：關(guān)閉時(shí)軸承的摩擦力矩； ：軸承的平均直徑；：軸承的平均直徑； ：軸承摩擦系數(shù)，在：軸承摩擦系數(shù)，在0.0050.0050.010.01范圍內(nèi)選取范圍內(nèi)選取 ； FZFLgMMMgM2gpgFZgDMQfg

38、pDgf五、閘閥閥桿的總扭矩五、閘閥閥桿的總扭矩7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析1.1.明桿閘閥閥桿的總扭矩明桿閘閥閥桿的總扭矩. .對(duì)于有推力球軸承對(duì)于有推力球軸承開啟時(shí)開啟時(shí):：開時(shí)軸承的摩擦力矩；：開時(shí)軸承的摩擦力矩； ：軸承的平均直徑；：軸承的平均直徑； ：軸承摩擦系數(shù)，在：軸承摩擦系數(shù)，在0.0050.0050.010.01范圍內(nèi)選取范圍內(nèi)選取 ； gMgpDgfFZFLgMMM2gpgFZgDMQf五、閘閥閥桿的總扭矩五、閘閥閥桿的總扭矩7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析2.2.暗桿閘閥閥桿的總扭矩暗桿閘閥閥桿的總扭矩關(guān)閉時(shí)關(guān)閉時(shí):：閥桿與填料的摩擦力矩：閥桿

39、與填料的摩擦力矩 ； ：關(guān)閉時(shí)閥桿凸肩與支座接觸面的摩擦力矩：關(guān)閉時(shí)閥桿凸肩與支座接觸面的摩擦力矩 ； FZFLFTTJMMMMFTM2FFTTdMQTJM2TJTJFZTJdMQf五、閘閥閥桿的總扭矩五、閘閥閥桿的總扭矩7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析2.2.暗桿閘閥閥桿的總扭矩暗桿閘閥閥桿的總扭矩 2TJTJFZTJdMQf：閥桿凸肩與支座接觸面的平均直徑：閥桿凸肩與支座接觸面的平均直徑 ；TJd：關(guān)閉時(shí)閥桿凸肩與支座的摩擦系數(shù)：關(guān)閉時(shí)閥桿凸肩與支座的摩擦系數(shù) ；TJf 五、閘閥閥桿的總扭矩五、閘閥閥桿的總扭矩7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析2.2.暗桿閘閥閥桿的總

40、扭矩暗桿閘閥閥桿的總扭矩開啟時(shí)開啟時(shí):：開啟時(shí)閥桿凸肩與支座接觸面的摩擦力矩：開啟時(shí)閥桿凸肩與支座接觸面的摩擦力矩 ； TJMFZFLFTTJMMMM2TJTJFZTJdMQf：開啟時(shí)閥桿凸肩與支座的摩擦系數(shù)：開啟時(shí)閥桿凸肩與支座的摩擦系數(shù) ；TJf 0.1TJTJff六、閘閥閥桿的強(qiáng)度校核六、閘閥閥桿的強(qiáng)度校核 7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析1.1.閥桿直徑的估算閥桿直徑的估算根據(jù)閘板作用于閥桿上的軸向力對(duì)閥桿的直徑根據(jù)閘板作用于閥桿上的軸向力對(duì)閥桿的直徑作預(yù)先的估算。作預(yù)先的估算。a.DN400mma.DN400mm的明桿閘閥以及各種口徑的暗桿閘閥，的明桿閘閥以及各種口徑的暗

41、桿閘閥，閥桿有效內(nèi)徑的計(jì)算值可按下面經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算閥桿有效內(nèi)徑的計(jì)算值可按下面經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算: :4(1.251.35)FNYQd 7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析六、閘閥閥桿的強(qiáng)度校核六、閘閥閥桿的強(qiáng)度校核 7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析1.1.閥桿直徑的估算閥桿直徑的估算b.b.對(duì)于對(duì)于DNDN500mm500mm，PNPN0.1MPa0.1MPa的明桿閘閥，的明桿閘閥，宜采用下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算宜采用下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算: :0.00145 6.5FNMN FdDl(2.22.5)50FMNlDFl: :閥桿的計(jì)算長(zhǎng)度。閥桿的計(jì)算長(zhǎng)度。 7-2 7-2 閘閥的受力分

42、析閘閥的受力分析六、閘閥閥桿的強(qiáng)度校核六、閘閥閥桿的強(qiáng)度校核 7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析2.2.閥桿的強(qiáng)度驗(yàn)算閥桿的強(qiáng)度驗(yàn)算. .關(guān)閉時(shí)閥桿的強(qiáng)度驗(yàn)算關(guān)閉時(shí)閥桿的強(qiáng)度驗(yàn)算2 23 3區(qū)段是危險(xiǎn)區(qū)段，應(yīng)校區(qū)段是危險(xiǎn)區(qū)段，應(yīng)校驗(yàn)其壓應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力以及驗(yàn)其壓應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力以及合成應(yīng)力。合成應(yīng)力。 壓應(yīng)力為壓應(yīng)力為: :FZYYSQFSF：閥桿最小斷面積：閥桿最小斷面積 六、閘閥閥桿的強(qiáng)度校核六、閘閥閥桿的強(qiáng)度校核 7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析2.2.閥桿的強(qiáng)度驗(yàn)算閥桿的強(qiáng)度驗(yàn)算. .關(guān)閉時(shí)閥桿的強(qiáng)度驗(yàn)算關(guān)閉時(shí)閥桿的強(qiáng)度驗(yàn)算扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為: :：閥桿最小抗扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)閥桿最小抗扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù) FZNNSMWSW合成應(yīng)力為合成應(yīng)力為: :224YN六、閘閥閥桿的強(qiáng)度校核六、閘閥閥桿的強(qiáng)度校核 7-2 7-2 閘閥的受力分析閘閥的受力分析2.2.閥桿的強(qiáng)度驗(yàn)算閥桿的強(qiáng)度驗(yàn)算 . .開啟時(shí)閥桿的強(qiáng)度驗(yàn)算開啟時(shí)閥桿的強(qiáng)度驗(yàn)算2 23 3區(qū)段是危險(xiǎn)區(qū)段，應(yīng)校區(qū)段是危險(xiǎn)區(qū)段，應(yīng)校驗(yàn)其拉應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力以及驗(yàn)其拉應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力