閘閥設計計算說明書

1、閘閥設計計算說明書(Z40H-64C-DN200)編制:劉斌文審核:王學敏上海上冶閥門制造有限公司目錄 TOC o 1-5 h z 一、殼體最小壁厚驗算1二、閥桿總軸向力計算1三、中法蘭螺栓強度校核3四、中法蘭厚度驗算4五、閥蓋強度校核4六、閘板厚度驗算7參考文獻8結果SB=19.2mmSB=16.9mmdF=38mm設計說明與計算過程一、殼體最小壁厚驗算1、設計給定 SB=19.2mm （參照 GB/T12234-2007 選?。?、按第四強度理論計算Sb=湍而+C實用閥門設計手冊表5-78式中：SB一考慮腐蝕裕量后閥體壁厚（mm）P設計壓力（MPa）,取公稱壓力PNP= PN=6.4 MP

2、aDn 一閥體中腔最大內徑（mm）Dn=240（設計給定）6 L t425C材料的許用拉應力（MPa）查實用閥門設計手冊表3-3知6 T t= 51MPaLc一考慮鑄造偏差，工藝性和介質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、閥桿總軸向力計算1、閥桿直徑設計給定dF=38mm（參照GB/T12234-2007）2、閥門關閉或開啟時的總軸向力Q fz=Q +Qp+QtQ”fz=Q” +Qp+Qt式中：Q FZ一閥門關閉時閥桿總軸向力（N）Q” FZ一閥門開

3、啟時閥桿總軸向力（N）Q，Q”一關閉和開啟時閥桿密封力，即閥桿與閘板間的軸向作用力（N）設計說明與計算過程結果根據(jù)楔式閘板半楔角W =5密封面材料為D507M0關閉時的摩擦系數(shù)fM=0.3開啟時的摩擦系數(shù)fM”=0.4及半自動密封，采用閥門設計手冊表4-88簡化公式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為密封面上達到必需比壓時的作用力(N)QMF=n (d+bm)bmqMF其中d為密封面內徑(mm),d=188(設計給定)bm為密封面寬度(mm),bm=10(設計給定)qMF為密封面上必需的比壓(M

4、Pa)qMF=22MPa(查閥門設計手冊表4-65)Qmf頊(188+10) X 10 X22=136778.4NQMJ作用在出口密封面上的介質靜壓力(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設計說明與計算過程結果Q fz=10680.4+7254.7+9163.8=27098.9NQ”=43538.4+7254.7+9163.8=59956.9N y fz三、中法蘭螺栓強度校核1、設計時給定：螺栓數(shù)量n=12螺栓名義直徑dB=M272、螺栓載荷Wb（N）計算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 （設計給定）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（設計給定）m為墊片系數(shù),m=3 （查閥門設計手冊表4-17）Fp=6.4X12010.5X3=224013NWb=289382.4+224013+27098.9=540494.3N3、螺栓拉應力校核磯6 b=LAb式中：6 bL螺栓所受拉應力（MPa）Ab一設計時給定的螺栓總截面積（mm2）Ab=n /4X12X272=6867.2mm26 bL= 540494.3/6867.2=78.7MPa查實用閥門設計手冊表3-9得425C下螺栓許用載荷6為92

7、MPa,所以6 bL6 L故螺栓強度符合要求Q fz=27098.9NQ” =59956.9N y fzF=289382.4NFp=224013NWb=540494.3N3設計說明與計算過程結果四、中法蘭厚度驗算te_ i y山6 1囪式中：te,計算的法蘭厚度（mm）X一螺栓中心到法蘭根部的距離（mm）X=25（設計給定）6 1 一材料徑向許用彎曲應力（MPa）6 1 =61MPa（查表 3-3）an墊片壓緊力作用中心長軸半徑 （mm）an=177.5 mm（設計給定）bn墊片壓緊力作用中心短軸半徑（mm）bn=127.5 mm（設計給定）土 1.35二540494.3 3 & =36.9m

8、m 61/177.52 +127.52設計給定te=45mm故中法蘭厚度設計滿足要求五、閥蓋強度校核閥蓋和閥體共同組成“承壓殼體”，閥蓋所承受的介質 壓力、溫度等技術參數(shù)與閥體相同，選用材料也相同， 故閥體設計計算中關于壁厚和中法蘭的計算值，也適 用于閥蓋，這里就不重復計算；下面只對閥蓋兩個力 臂進行應力計算（參見設P395）由于I- I，II-II，III-III截面處為危險截面，故對三 處截面進行應力校核1、I - I截面的合成應力按下式校核6Z I=6 wI+6 LI+6 w6 :式中：6 z II-I截面的合成應力（MPa）6 wII-I截面的彎曲應力（MPa）te,=36.9mmte

9、=45mm設計說明與計算過程結果6產必 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 （設計給定）H=210mm （設計給定）I if為III-III截面對X軸慣性矩（mm4）I iuX=30973333 mm4閥門設計手冊表4-29計算I ny為II-II截面對y軸慣性矩（mm4）Ip =845786.7 mm4閥門設計手冊表4-29計算59956.9 x125 1Mi=8 1 210 309733331 + xx2 125 845786.7=24357.5N - mmWI

10、y為I - I斷面對y軸的截面系數(shù)（mm3）WI=1409.6mm3閥門設計手冊表4-29計算6 wI= f = 24357.5/1409.6 =17.3MPa6 LII-I截面的拉應力（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設計說明與計算過程結果6 wIN-力矩引起的彎曲應力(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) 關閉時Mfj(N mm)計算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 (設計給定)Mfj=1/2X 27098.9 X 0.3 X60=243890.1N - mm 開啟時Mfj”(N mm)計算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X軸的截面系數(shù)(3200mm3) Wix1=24034.1mm3閥門設計手冊表4-29計算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力(MPa)6 wIN=37.7MPa6 是 I=69.9MPa設計說明與計算過程結果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