閘閥設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

1、閘閥設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)(Z40H-64C-DN200)編制:劉斌文審核:王學(xué)敏上海上冶閥門(mén)制造有限公司目錄 TOC o 1-5 h z 一、殼體最小壁厚驗(yàn)算1二、閥桿總軸向力計(jì)算1三、中法蘭螺栓強(qiáng)度校核3四、中法蘭厚度驗(yàn)算4五、閥蓋強(qiáng)度校核4六、閘板厚度驗(yàn)算7參考文獻(xiàn)8結(jié)果SB=19.2mmSB=16.9mmdF=38mm設(shè)計(jì)說(shuō)明與計(jì)算過(guò)程一、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?。?、按第四強(qiáng)度理論計(jì)算Sb=湍而+C實(shí)用閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)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=6.4 MP

2、aDn 一閥體中腔最大內(nèi)徑（mm）Dn=240（設(shè)計(jì)給定）6 L t425C材料的許用拉應(yīng)力（MPa）查實(shí)用閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-3知6 T t= 51MPaLc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）S ,=6.4X240 +CB = 2.3X51-6.4因 Sb-C=13.9SB=13.9+3=16.9mm顯然SB SB，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(mén)關(guān)閉或開(kāi)啟時(shí)的總軸向力Q fz=Q +Qp+QtQ”fz=Q” +Qp+Qt式中：Q FZ一閥門(mén)關(guān)閉時(shí)閥桿總軸向力（N）Q” FZ一閥門(mén)開(kāi)

3、啟時(shí)閥桿總軸向力（N）Q，Q”一關(guān)閉和開(kāi)啟時(shí)閥桿密封力，即閥桿與閘板間的軸向作用力（N）設(shè)計(jì)說(shuō)明與計(jì)算過(guò)程結(jié)果根據(jù)楔式閘板半楔角W =5密封面材料為D507M0關(guān)閉時(shí)的摩擦系數(shù)fM=0.3開(kāi)啟時(shí)的摩擦系數(shù)fM”=0.4及半自動(dòng)密封，采用閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-88簡(jiǎn)化公式Q =0.77Qmf-0.48QMj-QgQ”=0.62Qmf-0.21Qmf+Qg其中Qg為閘板組件的重量(N),Qg=98NQmf為密封面上達(dá)到必需比壓時(shí)的作用力(N)QMF=n (d+bm)bmqMF其中d為密封面內(nèi)徑(mm),d=188(設(shè)計(jì)給定)bm為密封面寬度(mm),bm=10(設(shè)計(jì)給定)qMF為密封面上必需的比壓(M

4、Pa)qMF=22MPa(查閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-65)Qmf頊(188+10) X 10 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=0.77 X 136778.4-0.48 X 196960.9-98 =10680.1NQ” =0.62 X 136778.4-0.21 X 196960.9+98=43538.4NQp介質(zhì)作用于閥桿上的軸向力(N)Q=10680.1NQ” =43538.4NQp=蘭 dF2P4= X382X6.4=7254.7N4Qp=7254.7Nqt閥桿與

5、填料間的摩擦力(n)QT=n dFSP其中hT填料層的總高度(mm),hT=80mmUT閥桿與填料間的摩擦系數(shù)Ut=0.15Qtf X38X80X0.15X6.4=9163.8NQt=9163.8N設(shè)計(jì)說(shuō)明與計(jì)算過(guò)程結(jié)果Q fz=10680.4+7254.7+9163.8=27098.9NQ”=43538.4+7254.7+9163.8=59956.9N y fz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流體靜壓總軸向力（N）F=PA其中A通道處的截面積（mm2）A=45216 （設(shè)計(jì)給定）F=6.4X

6、45216=289382.4NFp操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力（N）Fp=PA m d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(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-17）Fp=6.4X12010.5X3=224013NWb=289382.4+224013+27098.9=540494.3N3、螺栓拉應(yīng)力校核磯6 b=LAb式中：6 bL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=n /4X12X272=6867.2mm26 bL= 540494.3/6867.2=78.7MPa查實(shí)用閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-9得425C下螺栓許用載荷6為92

7、MPa,所以6 bL6 L故螺栓強(qiáng)度符合要求Q fz=27098.9NQ” =59956.9N y fzF=289382.4NFp=224013NWb=540494.3N3設(shè)計(jì)說(shuō)明與計(jì)算過(guò)程結(jié)果四、中法蘭厚度驗(yàn)算te_ i y山6 1囪式中：te,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）6 1 一材料徑向許用彎曲應(yīng)力（MPa）6 1 =61MPa（查表 3-3）an墊片壓緊力作用中心長(zhǎng)軸半徑 （mm）an=177.5 mm（設(shè)計(jì)給定）bn墊片壓緊力作用中心短軸半徑（mm）bn=127.5 mm（設(shè)計(jì)給定）土 1.35二540494.3 3 & =36.9m

8、m 61/177.52 +127.52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(duì)閥蓋兩個(gè)力 臂進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算（參見(jiàn)設(shè)P395）由于I- I，II-II，III-III截面處為危險(xiǎn)截面，故對(duì)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6Z I=6 wI+6 LI+6 w6 :式中：6 z II-I截面的合成應(yīng)力（MPa）6 wII-I截面的彎曲應(yīng)力（MPa）te,=36.9mmte

9、=45mm設(shè)計(jì)說(shuō)明與計(jì)算過(guò)程結(jié)果6產(chǎn)必 w I w, v其中M為彎曲力矩（Nmm）qfzl】M =.靜.Ji8+- H Jrn_2工矽其中 QFZ=max（QFZ,Q”FZ）=9665.4NL=125mm （設(shè)計(jì)給定）H=210mm （設(shè)計(jì)給定）I if為III-III截面對(duì)X軸慣性矩（mm4）I iuX=30973333 mm4閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-29計(jì)算I ny為II-II截面對(duì)y軸慣性矩（mm4）Ip =845786.7 mm4閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-29計(jì)算59956.9 x125 1Mi=8 1 210 309733331 + xx2 125 845786.7=24357.5N - mmWI

10、y為I - I斷面對(duì)y軸的截面系數(shù)（mm3）WI=1409.6mm3閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-29計(jì)算6 wI= f = 24357.5/1409.6 =17.3MPa6 LII-I截面的拉應(yīng)力（MPa）6l廣官 LI 2FI其中FiI-I截面處的截面積（mm2） F；=12X40=480mm2_59956 96 LI= ；2；25=12.89MPa6 wI=17.3MPa6 LI=12.89MPa設(shè)計(jì)說(shuō)明與計(jì)算過(guò)程結(jié)果6 wIN-力矩引起的彎曲應(yīng)力(MPa)6n=虹w Iv其中MN力矩(Nmm)MiN = MfjH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=

11、1/2Qfz 畢P其中f.凸肩與閥蓋間的摩擦系數(shù)吁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=1/2X 27098.9 X 0.3 X60=243890.1N - mm 開(kāi)啟時(shí)Mfj”(N mm)計(jì)算MFJ”=1/2QFz”fjdp=1/2 X 59956.9 X 0.3 X 60 =539612.1 N mmMFJ=max(MFJ,M”FJ)=539612.1 N mmM n = 蹌9612.1*210 =906548.3 N mm 1125WjX為I - I截面對(duì)X軸的截面系數(shù)(3200mm3) Wix1=24034.1mm3閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-29計(jì)算6 in= 906548.3=37.7MPawI24034.16 z =17.3+12.89+37.7=69.9MPa886 常溫下閥蓋材料的許用應(yīng)力(MPa)6 wIN=37.7MPa6 是 I=69.9MPa設(shè)計(jì)說(shuō)明與計(jì)算過(guò)程結(jié)果6 =82MPa（查表）顯然 6 z 6 故I - I截面合格。2、II-II截面同I-I截面，故校核合格3、III-III截面的彎曲應(yīng)力按下式校核6 wW*6 W式中MiiiIIITII截面的彎曲力矩（N mm）gL M 59956.9X 125Mm- -M-耳-24357.5=18