全焊接固定球閥的設計與計算

全焊接固定球閥的設計與計算陸培文〔原北京市閥門總廠 〕依據(jù)GB/T19672-2023、GB/T20233-2023和美國石油學會標準API6D-2023、國際標準化組織標準ISO14313:2023-1所示。單向密封閥門——設計在一個方向密封的閥門。雙向密封閥門——設計在兩個方向都能密封的閥門。雙隔離泄放閥DIB-1(雙閥座雙向密封)——雙閥座、每個閥座均能到達雙向密封。泄放閥DIB-〔向密封一個閥座雙向密封〕——的閥座。雙截斷-泄放閥DBB——在關閉位置時，切斷。密封。 圖1固定球球閥閥座密封分類全焊接固定球球閥通道直徑確實定徑球閥的最小通徑應符合GB/T19672-2023《管線閥門技術條件》或GB/T20233-2023《石油、自然氣工業(yè)—管線輸送系統(tǒng)—管線閥門》標準規(guī)定。設計美標全焊接固定球球閥時，全通徑球閥的最小通徑應符合API6D-2023/ISO14313:2023《石油、自然氣工業(yè)—管道輸送系統(tǒng)—管道閥門》標準規(guī)定。對于全焊接縮徑固定球球閥，標準規(guī)定對于公稱尺寸≤DN300(NPS12)寸DN350〔NPS14〕～DN600(NPS24)的球閥，球閥的公稱尺寸的孔徑縮小兩個規(guī)格，按標準規(guī)定的內(nèi)徑尺寸；對于公稱尺寸＞DN600(NPS24)的球閥，應和用戶商定。對于沒有標準規(guī)定的全焊接球閥，通常球體通道的截面積應不小于管道額定截面積的60%，設計成縮徑形式，這樣可以減小球閥的構(gòu)造，減輕重量，減小閥座密封面上的作用力和啟、閉轉(zhuǎn)矩。一般承受球閥公稱尺寸DN0.78。此時，球閥的阻力不會過大。球體半徑確實定1設計球閥首先應依據(jù)球體通道直徑和介質(zhì)工作壓力p來確定球體外圓半徑R2所示。當=45°sinDN2R

sin ,則222

DN2=22 2R

，所以R

。假設按此式確定球2DN22體半徑，則公稱尺寸DN和球體長度L相等，則DN=L。當球閥關閉時，A點實際上仍在密封環(huán)的邊緣，而不能起到密封作用。因此，L尺寸必需增大，而使L＞DN,使A點移到密封環(huán)的面上起到密封作用。所以，必需對上式進展修改。球閥在到達密封時，所需的密封面寬度，如圖3所示。首先依據(jù)密封圈材料的許用比壓，按密封面必需比壓的公式，初步算出密封圈的寬度b(mm)：Mb /10q cb /10MFM

〔1〕假設閥座密封圈的材料為聚四氟乙烯，則許用比壓為[q]=17.5MPa；c為與密封面材料有關的系數(shù)，對于聚四氟乙烯，c=1.8；K為在給定密封面條件下，考慮為質(zhì)壓力比照壓值的影響系數(shù)，對于聚四氟乙烯，K=0.9。把以上數(shù)值代入式(1),經(jīng)過運算，得b =0.027p2+0.1p+0.1 (2)M上式中p為設計壓力，通常取公稱壓力PN數(shù)值的1 〔MP。10對于閥座密封圈用金屬圈加固時，許用擠壓應力可適當加大。所以不管球閥處于開啟狀態(tài)還是處于關閉狀態(tài)，密封面與球體接觸面的寬度，都不應小于b，ML應增加兩倍密封面的投影寬度，球體半徑也應增a4所示。由于tan

bM12a

,所以2a=bM

,因此球體的直徑應增加b

,則球體半徑

1 2M R2

DN2

2bM密封時的球體最小直徑。如球體強度需加大，可適當加大球體直徑。2〔1〕全焊接固定球球閥的構(gòu)造形式通常有兩種，即圓筒式殼體〔如圖5所示〕和球形殼體(如圖6所示)。不過這兩種構(gòu)造的中體和左、右體的最小壁厚計算方法是一樣的。依據(jù)API6D-2023GB/T20233-2023標準要求，對于全焊接固定球球閥的角焊縫強度有效系數(shù)0.75GB/T150-1998ASME鍋爐和壓力容器標準BPVC第Ⅷ1冊UG-27受內(nèi)壓容器的壁厚,結(jié)合ASMEB16.34-20230.75頸部的焊接，屬于角焊縫，只能做外表無損檢測，即MT或PT，不能做射線無損檢測，也0.75，也就是用加厚壁厚，增加焊縫深度，來彌補由于焊縫不能進展全面100%的射線檢測可能消滅的缺陷。因此，全焊接球閥中體和左、右體的最小壁厚的計算，按ASMEB16.34-2023中的公式，分母中的應力系0.75。即：53 P d

〔3〕t1.5

C C C2S E1.2pF C圖6 t—計算得出的壁厚，in；C C P—class數(shù)值，如class600，P=600；class900，P=900C C —d 中腔內(nèi)徑，in；—C—S 7000—FE—0.75C—附加裕量，in，見表1附加裕量Cinclass 150300600900150025004500dC10 0.1870.1800.1120.0950.0960.1010.10112 0.1850.1840.1070.0960.0970.0990.10113 0.1880.1810.1090.1020.1030.0980.09714 0.1820.1780.1110.0970.0980.0970.10215 0.1860.1850.1030.1030.1040.0960.09716 0.1900.1820.1060.0980.0990.0960.10217 0.1830.1790.1080.1040.1050.1050.09718 0.1870.1760.1100.0990.1000.1040.10219 0.1710.1830.1020.1050.0960.1030.09720 0.1840.1800.1050.1000.1020.1020.10221 0.1880.1770.1070.0960.0970.1010.09822 0.1820.1840.1090.1010.1030.1000.10323 0.1860.1810.1010.0970.0980.0990.09824 0.1890.1780.1040.1020.1040.0980.10325 0.1730.1850.1060.0980.09926 0.1770.1820.1080.1030.105——27 0.1800.1790.1000.0990.101——28 0.1740.1760.1020.1040.096——29 0.1780.1830.1050.1000.102——30 0.1720.1800.1070.0950.097——32 0.1790.1840.1010.0960.098——34 0.1770.1780.1060.0970.100——35 0.1800.1850.0980.1030.105——36 0.1740.1820.1000.0980.101——38 0.1710.1760.1050.099———40 0.1790.1800.0990.101———41 0.1730.1770.1010.096———42 0.1760.1840.1040.102———43 0.1800.1810.0960.097———4440.1740.1780.0980.103— — —460.1710.1820.1030.104— — —480.1790.1760.0970.105— — —500.1760.1810.1020.096— — —52————— — —54————— — —56————— — —58————— — —60————— — —假設按GB/T12224-2023標準計算最小壁厚應為：6KPNDt 1.5B

N C290SE7.2KPN 1

(4)式中：t—慮內(nèi)壓的最小計算壁厚，mm；BPN—公稱壓力數(shù)值；S—48.3MPa;D—閥體中腔最大內(nèi)徑，mm；NE—0.75；K—2；C—311001502504201.01001502504201.0公稱壓力PN公稱壓力PN162025405063K1.251.251.01.01.00.911101602600.911.00.97表3 附加裕量C mmPND16PND1620254050631001102.602.622.283.143.112.633.093.012.702.681501602.682.762.733.213.793.563.423.083.013.142502602.702.462.032.412.492.702.522.482.512.05420N61015202532405065802.932.872.812.743.684.384.284.854.664.562.92.842.762.673.694.284.154.794.544.302.92.842.763.073.794.284.154.894.644.802.842.742.713.183.943.963.754.694.494.602.802.672.613.143.983.743.484.654.264.462.772.722.633.443.853.593.484.404.534.862.762.391.792.082.682.592.063.061.941.735904.634.935.234.744.434.482.503.192.502.121004.904.775.074.684.605.302.922.952.663.211254.985.075.374.824.484.452.733.842.853.391504.854.665.064.864.754.712.534.233.043.461754.934.755.254.914.634.662.644.113.534.142005.104.645.244.854.604.612.454.203.523.722254.984.745.344.804.484.662.554.393.203.802504.854.535.234.744.454.712.664.483.193.982754.934.625.324.784.434.862.964.773.084.053005.204.825.624.834.304.813.075.153.374.133255.284.915.815.174.785.162.575.543.564.013505.355.006.005.424.955.312.485.633.754.084005.314.895.995.304.807.412.896.203.934.344505.364.876.175.494.955.622.806.183.915.095005.414.866.265.384.815.723.216.564.095.355505.364.756.355.574.955.923.137.533.975.506005.614.936.635.564.815.923.048.014.445.766505.564.926.725.744.966.222.958.484.626.017005.714.906.805.634.816.323.368.964.506.467505.564.796.895.824.966.523.279.134.686.728005.814.987.185.814.816.533.489.714.866.978505.864.967.366.004.966.833.4010.185.047.139005.914.956.556.095.117.033.5110.665.227.389505.864.837.536.074.967.433.7211.145.407.6410006.115.027.826.265.117.333.6311.615.578.0910506.165.017.916.254.967.333.7412.095.758.3511006.114.998.096.345.117.643.6512.565.638.5011506.064.888.186.535.267.943.8613.045.818.7612006.325.068.466.515.117.943.7813.415.999.0112506.375.058.556.705.268.143.8913.696.179.46〔2〕殼體開孔補強的要求1〕不另行補強①設計壓力≤2.5MPa②兩相鄰開孔中心間的距離〔對于曲面間距以弧長計算〕應小于兩孔直徑之和的兩倍；③接收公稱外徑≤89mm；64要求表4 接收最小壁厚 mm接收公稱外接收公稱外徑最小壁厚2532384548576576893.53.53.54.04.05.05.06.06.0a注：○鋼材的標準抗拉強度下限值R＞540MPa,接收與殼體的連接宜承受全焊透的結(jié)aM構(gòu)型式。b 接收腐蝕裕量為1m。2〕平蓋開孔補強要求見GB1508.6節(jié)。3〕通過開孔中心，且垂直于殼體外表的截面上的最小補強面積按以下要求確定：5計算：Ad2 1f 〔5〕et r式中：A—開孔減弱所需要的補強截面積，mm2；d—2孔取所考慮平面上的尺寸〔弦長，包括厚度附加量〕,mm;—殼體開孔處的計算厚度，mm；對于圓筒殼體： PD

〔6〕C iC2tPC對于球形殼體： PD

〔7〕C iC4tPC式中：PC

—計算壓力，MPa；D—圓筒或球殼的內(nèi)直徑，mm；i[σ]t—設計溫度下圓筒或球殼材料的許用應力，MPa.GB1504章，φ—API6D,0.75。δ—接收有效厚度，δ=δ-C，mmδet et ntδ式中：—接收名義厚度，mmδnt—C 厚度附加量，mm C=C+C—1 2式中：C—鋼材厚度負偏差，鋼管的厚度負偏差按鋼材標準規(guī)定，當鋼材的1厚度負偏差不大于0.25mm，且不超過名義厚度6%時。偏差可以無視不計。C—腐蝕裕量，mm；介質(zhì)為自然氣，C≥1.5mm2 2f—強度減弱系數(shù)，等于設計溫度下接收材料與殼體材料許用應力之r1.0時，取f=1.0。r圓筒或球殼補強厚度：圓筒殼體按式67753中，76內(nèi)，活動套筒在閥體中靠O14與閥體孔密封，閥座借助彈簧組12預壓緊球體。介質(zhì)進口端閥座，在球體關閉時，靠閥座密封圈內(nèi)徑D 和進口密封套筒MN外徑D 所形成的環(huán)形面積上的介質(zhì)作用力壓緊球體以到達球閥的密封密封的牢靠性在JH很大程度上取決于密封面平均直徑D 與套筒外徑D 之比假設D 和D 的比值不夠大MP JH JH MP時，球閥將不能保證牢靠密封。另一方面，假設D 過大將造成閥座密封圈過載，而使球閥JH的開關轉(zhuǎn)矩加大，閥門磨損加快?！尺M口端閥座對球體的壓力：F=F +FQ ZJ TH

(8)式中FZJF

介質(zhì)經(jīng)閥座壓在球體上的力，按式9〕計算；—彈簧組壓緊力〔N〕,按式〔10〕計算。THpD2F JHZJ 4

D2MN

(9)式中DD

—活動套筒外徑m；JH閥座密封面內(nèi)徑m；MNp設計壓力，取公稱壓力的／1〔MP。F F FTH MY MM

(10)式中FMYF

—閥座密封圈對球體的預緊力、按式1〕計算；—閥座密封圈上的ON12計算。MMF MY 4

D2MW

D2MN

q 〔11〕MYmin式中Dq

—閥座密封面外徑m；MW—閥座預嚴密封的最小比壓，對于PTFE，q

=1.6MPa。F

MYmin

D2 q

F

MYmin0.4D2

D2 。MY 4 MW

MN MYmin

MW MNF DMM JH

bZqm

f 〔12〕式中D —活動套筒外徑m；JHb O形圈與閥體內(nèi)孔的接觸寬度m；取O形圈斷面半徑的1；m 3Z—O形圈個數(shù)；取兩個；0.40.6po0.40.6pob/10mF mFm

Oφ5.3mm，O形圈密封與壓力關系不大，故體腔內(nèi)壓力取p=0MPa,則：q =1.35MPa；o MFf為橡膠O形圈與閥體孔的摩擦系數(shù)，取f=0.4。則 F 3.14DMM JH

0.88321.350.43DJH

(13)因此FQ

F F F F+ FZJ TH ZJ MY MM 0.75p DJH

2 0.MN

DMW

2 D 3MN JHD 0.785pD 31.256D2 D2JH JH MW

0.785p+1.2562)閥座密封面上的實際工作比壓。①閥座密封面工作比壓MP：8N 〔14〕qAMH7單向密封全焊接固定球球閥構(gòu)造1—閥體；2—支撐板；3—滑動軸承；4—軸承；5—閥體；6—閥座支撐圈；7—89防靜電裝置；10閥座注脂孔；11注脂管；12—彈簧；13—防火墊；14—O形圈；15—卡緊圈式中N—閥座密封圈對球體的法向壓力〔N〕, N= FQ ；COSA —密封圈環(huán)帶面積MH

2Rll。MH1 2MH則 N q

F Qcos F = Q

D 0.785pDJH

31.256D2MW

D2MN

0.785p1.256A 2RhMH

2Rhcos

2RhcosD

pDJH

3.821.6D2MW8Rhcos

D2MN

p1.6 〔15〕雙向密封球閥和單向密封一樣，球閥的進口端和出口端使用同樣的單向密封閥座進口端閥座密封比壓的計算:其計算方法和計算式同單向密封球閥的閥座計算式。體腔內(nèi)介質(zhì)壓力對閥座產(chǎn)生的比壓的計算:出口端密封的固定球球閥的根本特點是:當閥門關閉后，密封力是由中腔介質(zhì)壓力產(chǎn)生的，用以保證球閥密封。這樣就削減了球體支承軸承的載荷。圖8 雙向密封全焊接固定球球閥91—閥體；2—支撐板；3—滑動軸承；4—軸承；5—球體；6—閥座支承圈；7—鍵；8—閥桿；9—防靜電裝置；10—閥座注脂孔；11—O形圈；12—彈簧其構(gòu)造如圖8所示，與進口密封相比，構(gòu)造上的主要區(qū)分在于活動套筒閥座密封直徑DHW

小于閥座密封面的平均直徑D 。MP1閥座對球體的壓力：F=F FQ ZJ+ TH

(16)式中FZJF

介質(zhì)經(jīng)閥座壓在球體上的力N，按式1〕計算；—彈簧組壓緊力，按式1〕計算。THpD2F ZJ

D2JH 4

pD2

D2 JH MW4pD24 JH

D2HW

D2JH

D2 MWpD24 MW

D2HW

(17)式中 D —活動套筒外徑m；JHD —密封外徑m；HWD —密封面外徑(mm)。MWF =F +F

(18)TH MY MM式中FMYF

—閥座密封圈對球體的預緊力(N)，按式(l9)計算；—閥座支承圈上的O形圈與活動套之間的摩擦力(N)，按式(20)計算；MMF MY 4

D2MW

D2MN

q

〔19〕式中Dq

—閥座密封面內(nèi)徑(mm)；MN—閥座預嚴密封的最小比壓，對于PTFE,q

=1.6MPa,則式〔19〕改MYmin

FMY

0.4D2MW

D2 。MN

MYminF DMM HW

bZqm

f 〔20〕式中D —密封外徑(mm)；HMmb—O形圈與閥座密封外徑的接觸寬度(mm)O形圈斷面半徑的1；m3Z—O形圈個數(shù)，取一個；0.40.6pob/10qq ob/10qMF MFm

；假設Oφ5.3mm，O形圈密封與壓力關系不大，故取p=0MPa,則：q =1.35MPa；o MFf—橡膠O形圈與閥座密封套的摩擦系數(shù)。假設取f=0.4,則F 3.14DMM HW

0.88313.360.41.5DHW所以FQ

F F F F FMJ TH MJ MY0.785pD2MW

D2HW

1.256D2HW

D2MN

1.5DHW10D2MW

0.785p1.256DHW

0.785pDHW

1.51.256D2MN

(21)②閥座密封面的實際工作比壓MP：N qAMH式中N—密封圈對球體的法向壓力(N)N

FQ；cosA —密封圈環(huán)帶面積(mm2)，MH

2RlAMH 1A

l2F Q2 2N cos

D 0.785p+1.256D 0.785pD 1.5 1.256D q AMH

2Rh

HW HW MN2RhcosD2

p+1.6DHW

pDHW

1.911.6D2MN8Rhcos1.33p時，閥座自動泄壓的計算依據(jù)國家標準GB/T19672-2023,GB/T20233-2023和美國石油學會標準API6D-2023及國際標準化組織標準ISO14313:20231.33倍時，中腔應有自動泄壓裝置。實現(xiàn)自動泄壓的方法有三種：中腔安裝安全泄壓閥，安全閥的整定壓力為額定壓力的1.33倍。當中腔壓力超過1.33倍時，安全閥自動開啟，排放多余介質(zhì)，當中腔壓力降到1.33倍額定壓力后，安全閥自動關閉。1.331.33倍額定壓力以下時，止回閥自動關閉。該止回閥開啟壓差較小，難以設計，又止回閥需安裝在球體上，在球體上需銑出平面，假設球面和平面相交處加工不圓滑,在球閥啟閉過程中，會劃傷密封面。按標準要求，該球閥設計成一個閥座單向密封，一個閥座雙向密封。單向密封閥座設計為當中腔介質(zhì)壓力上升到1.33倍額定壓力時，單向密封閥座被自動推開，排放多余介質(zhì)，當壓力下降到1.33倍額定壓力以下時，閥座自動復位，仍起到密封作用。又由于出口端閥座為雙向密封閥座，介質(zhì)確定不會泄漏到出口端。中腔介質(zhì)泄放到進口端或出口端按用戶要求，因在閥體上有單向密封閥座和雙向密封閥座的標牌，只要用戶按標牌位置安裝，確定能滿足要求。1.33倍時，自動泄壓閥座計算式如下：1.33pD2JH

D2MW

pD2

D2MN

+

Ymin

D2MW

D2 MN41.33pD2JH

D2MW

JH

4D2MN

+q

MYmin

4D2MW

D2 MN對于聚四氟乙烯密封圈，當設計CL600球閥時，q =0.2p。MYmin則1.33〔D2 -D2 〔D2 -D2 〕+0.2〔D2 -D2 〕JH MW JH MN MW MN1.33D2 -1.33D2 〉D2 -D2 +0.2D2 -0.2D2JH MW JH MN MW MN0.33D2 〉1.53D2 -1.2D2JH MW MN111.531.53D2 1.2D2MW MN0.33D JH固定球球閥轉(zhuǎn)矩的計算單向密封閥座M=M+M+M+Mm T u c式中M

—閥座密封圈與球體間的摩擦轉(zhuǎn)矩Nm；mM閥桿與填料間的摩擦轉(zhuǎn)矩Nm；TM—閥桿臺肩與止推墊間的摩擦轉(zhuǎn)矩N·m；uM軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩N·m。c閥座密封圈與球體間的摩擦轉(zhuǎn)矩的計算:M=M +Mm m0 m1式中 MM

—進口端閥座密封圈與球體間的摩擦力矩N·m；m0—出口端閥座密封圈與球體間的摩擦力矩N·m；考慮出口端閥座彈簧組m1的預緊比壓。FM Q

R1cos

RD

pDJH

3.821.6D2MW

D2MN

p1.61cosm0 2cos T 8cos T式中FQ

—進口端閥座密封圈對球體的作用力(N)；R—球體的半徑(mm)；—密封面對球體中心的傾角；μ—密封圈與球體間的摩擦系數(shù)，對于 PTFE取μ=0.05，RPTFE取T Tμ=0.07～0.12，尼龍取μ=0.10～0.15，填充尼龍取μ=0.32～0.37，T T TMOLON取μ=0.06～0.10DEVLON取μ=0.06～0.12，PEEK取T Tμ=0.10～0.15，橡膠〔無潤滑〕μ=0.3～0.4，橡膠〔有潤滑〕μ=0.15。T T T(F F )R(1cos)M MY MM m1 2cos T0.4(D2

D2MN

)3.0DJH

2cos T〔0.4D2 0.4D2 0.96D (1cos)R MW

MN JH 2cos T式中 FMYF

—閥座密封圈的預緊力(N)；—活動套筒O形圈與閥體閥座孔間的摩擦力(N)；MMR—球體半徑(mm)；—密封面對球體中心的傾角；μ—密封圈與球體間的摩擦系數(shù)。TM=M +Mm m0 m1 R JH

pDJH

3.821.6D2MW

D2MN

p1.61cosT

R〔0.4D2

0.4D2MN

(1cos)JH R T

p(D2JH

D2

8cos)3.2(D2MN

D2MN

)7.66DJH

2cos〔24〕8cos12大于所必需的密封比壓時，就能到達密封要求，即：q=q+q≥1.2p0 p 0式中q—填料壓蓋的壓緊力產(chǎn)生初始的密封比壓(MPa)；0q—介質(zhì)壓力P的作用力而產(chǎn)生的比壓(MPa)；pq—總的密封比壓(MPa)。qpq增大到確定值時，即使因磨損等緣由，使p p預緊力消逝〔即q=，只要保證q=1.2p，也能使填料具有良好的密封性能。0 p 0①填料料與閥桿之間的摩擦力FT

(N)，可按下式計算:F 1.2dT T T

Zhp式中 —閥桿與填料間的摩擦系數(shù)；TZ—填料圈數(shù)；h—單圈填料高度(mm)；p—設計壓力，取公稱壓力PN1／10(MPa)；d閥桿與填料接觸局部直徑m。T②填料假設為O形橡膠密封圈，其摩擦力的計算如下：F dT T

(0.330.92dp)0 0③填料與閥桿之間摩擦轉(zhuǎn)矩的計算：V形及圓環(huán)形填料的摩擦轉(zhuǎn)矩〔N·mm〕:M 1FdT 2 T T

1.22

d2T

Zhp0.6d2T T

Zhp 〔25〕O形密封圈與閥桿之間的摩擦轉(zhuǎn)矩〔N·mm〕:M 1FdT 2 T T

1 d22

(0.330.92d0

p) 〔26〕0式中 d 閥桿與O形密封圈接觸局部的直徑m；T—0

=0.3～0.4；有潤滑油時0

=0.15；dO形密封圈橫截面直徑m。0壓緊止推墊，當閥桿旋轉(zhuǎn)時，便產(chǎn)生了摩擦力?？紤]到止推墊其主要作用是減小摩擦力，增加密封性能，為此按平均直徑計算摩擦力，一般止推墊材料為聚四氟乙烯PTF。①閥桿臺肩與止推墊間摩擦力F(N)：uF (D d)2pu 16 T T T式中Dd

—臺肩外徑或止推墊外徑m；取較小者；T—閥桿直徑m；T—摩擦系數(shù)。T②閥桿臺肩與止推墊間摩擦轉(zhuǎn)矩：1 Dd 1 D d M Fu 2 u

T T〕=2

(D216

d)2p( T T)T T 213 (D64

d)3pT T

〔27〕4〕滾動軸承，以減小摩擦力，降低開啟或關閉時的轉(zhuǎn)矩。①在介質(zhì)壓力作用下，上下軸承受到的總推力Fc(N):F D2 pc 4 JH式中D —活動套筒外徑m；JH—進口端介質(zhì)工作壓力MP。對于進口密封閥座，彈簧組產(chǎn)生的預緊力對軸承的徑向作用力，可無視不計。②閥桿軸承摩擦轉(zhuǎn)矩N·m：1 1 M= Fd D2c 2 cZJ c 2 4

pd ZJ c 8

D2 pd JH ZJ c

〔28〕式中d 球體軸頸或支承套外徑m；ZJ —FS-1c

=0.04～0.20；JDB固體鑲嵌式潤c雙向密封閥座

=0.16，對于滾動軸承c

=0.002。假設出口端閥座構(gòu)造和進口端閥座構(gòu)造設計一樣，即進出口端閥座為同一設計構(gòu)造，則為雙向密封閥座固定球球閥，其閥桿轉(zhuǎn)矩計算同單向密封閥座球閥。雙閥座雙向密封球閥雙方向進口端閥座密封轉(zhuǎn)矩的計算，同單向密封閥座計算式。雙方向出口端閥座密封的轉(zhuǎn)矩計算(N·mm):M=M+M+M+Mm T u c①出口端閥座密封圈與球體間的摩擦轉(zhuǎn)矩(N·mm)FR(1cos)M Q m1 2cos T4 MW

(p1.6)DHW

(pD 3.82)1.6D2HW

R(1cos)T2cosR T

D2MW

(p1.6)DHW

(pDHW

3.82)1.6D2 (1cos)MN8cos在兩個閥座同時密封時：M=2M ,則

R

D2MW

(p1.6)DHW

(pDHW

3.82)1.6D2 〔29〕m 4cos②閥桿與填料間的摩擦轉(zhuǎn)矩M:同單向密封閥座計算式。T③閥桿臺肩與止推墊之間的摩擦力矩M:其計算式同單向密封閥座計算式。u④軸承摩擦轉(zhuǎn)矩M:其計算式同單向密封閥座計算式。c雙閥座，一個閥座單向密封，一個闡座雙向密封球閥。單向密封閥座的轉(zhuǎn)矩計算式同單向密封閥座計算式。雙閥座雙向密封閥座的轉(zhuǎn)矩計算式同雙閥座雙向密封球閥轉(zhuǎn)矩計算式。14雙截斷排放閥:M=M+M+MMm T u c閥座密封圈對球體的摩擦轉(zhuǎn)矩MmN·m：M=2Mm m0RDM JH

(pDJH

3.82)1.6D2MW

D2MN

(p1.6)(1cos)Tm0M =2M

RD

(pDJH

8cos3.82)1.6D2MW

D2MN

(p1.6)(1cos)T

(30)m m0

4cos2〕閥桿與填料間的摩擦轉(zhuǎn)矩M(N·mm):假設填料為V形填料或圓環(huán)形填料，其計算式TM=0.6d2

Zhp，由于中腔的介質(zhì)壓力為零。因此摩擦轉(zhuǎn)矩為零。T T T

1d2(0.330.92dp)假設填料為O形密封圈填料其摩擦轉(zhuǎn)矩的計算式為2 腔的介質(zhì)壓力為零。則摩擦轉(zhuǎn)矩為

00 ,由于中1M d2T 2 T

(0.330.92d0 0

1d22

0.330.165d2T

(31)閥桿臺肩與止退墊間的摩擦轉(zhuǎn)矩Mu：由于雙截斷排放閥中腔沒有介質(zhì)壓力，依據(jù)轉(zhuǎn)矩計算式:

M (Du 64

d)3 T T

,因此摩擦轉(zhuǎn)矩為零。Mc(N·mm)按0.1p計算，因此：M D2c 8

0.1pd JH ZJ D2 pd

(32)80 JH

ZJ T7 固定球球閥滑動軸承的承載力氣固定球球閥球體軸頸和支承套外徑上的滑動軸承在工作中承受著較大的徑向力計時應使面壓值qc

(MPa)小于許用面壓值[q](MPa)：cq＜[q]c c設計面壓值按一個軸承計算，受壓面為軸承的投影面積，即dH，這樣設計面壓值為Fq cc 2d H

D2 JH8d H

Fq (33)cF F式中dD

—球體軸頸和支承套外徑(mm)；F—活動套筒外徑(mm)；JHH—軸承長度(mm)；H=(1～1.2)d；F[q]—許用面壓值(MPa)，對于SF-1自潤滑軸承[q]=100MPa；對于JDB固體鑲c c嵌式潤滑軸承[q]=60.0MPa。c158固定球球閥閥桿與球體連接局部強度計圖9所示。由分析可知，計算時，可近似地承受擠壓長L =0.3a(mm)。ZY而作用力矩的臂長K=0.8amm,則