闸阀设计计算说明书

闸阀设计计算说明书(Z40H-64C-DN200)编制:刘斌文审核:王学敏上海上冶阀门制造有限公司目录一、 壳体最小壁厚验算1二、 阀杆总轴向力计算1三、 中法兰螺栓强度校核 3四、 中法兰厚度验算 4五、 阀盖强度校核4六、 闸板厚度验算7参考文献 8结果SB=19.2mmSB=16.9mmdF=38mm一、 壳体最小壁厚验算1、设计给定SB=19.2mm（参照GB/T12234-2007选取）2、按第四强度理论计算SB= +C实用阀门设计手册表5-78式中：SB考虑腐蚀裕量后阀体壁厚(mm) P设计压力（MPa），取公称压力PNP= PN=6.4 MPaDN 阀体中腔最大内径(mm)DN=240(设计给定)L t425材料的许用拉应力（MPa）查实用阀门设计手册表3-3知 L t= 51MPaC考虑铸造偏差，工艺性和介质腐蚀等因素而附加的裕量（mm）SB= +C因SB-C=13.9SB=13.9+3=16.9mm显然SB SB，故阀体最小壁厚满足要求二、阀杆总轴向力计算1、阀杆直径设计给定dF=38mm（参照GB/T12234-2007）2、阀门关闭或开启时的总轴向力 QFZ=Q+Qp+QT Q”FZ=Q”+Qp+QT式中：QFZ阀门关闭时阀杆总轴向力(N) Q”FZ阀门开启时阀杆总轴向力(N) Q,Q”关闭和开启时阀杆密封力,即阀杆与闸板间的轴向作用力(N)设计说明与计算过程 6.4240 2.351-6.41Q=10680.1NQ”=43538.4NQp=7254.7NQT=9163.8N根据楔式闸板半楔角=5密封面材料为D507M0关闭时的摩擦系数fM=0.3开启时的摩擦系数fM”=0.4及半自动密封,采用阀门设计手册表4-88简化公式Q=0.77QMF-0.48QMJ-QGQ”=0.62QMF-0.21QMF+QG其中 QG为闸板组件的重量(N),QG=98N QMF为密封面上达到必需比压时的作用力(N) QMF =(d+bm)bmqMF其中 d为密封面内径(mm),d=188(设计给定) bm为密封面宽度(mm),bm=10(设计给定)qMF为密封面上必需的比压(MPa) qMF=22MPa(查阀门设计手册表4-65) QMF=(188+10)1022=136778.4N QMJ作用在出口密封面上的介质静压力(N) QMJ=0.785(d+dm)2P =0.785(188+10)26.4=196960.9N Q=0.77136778.4-0.48196960.9-98 =10680.1N Q”=0.62136778.4-0.21196960.9+98 =43538.4N Qp介质作用于阀杆上的轴向力(N) Qp= dF2P = 3826.4=7254.7NQT阀杆与填料间的摩擦力(N) QT=dFhTUTP 其中 hT填料层的总高度(mm),hT=80mm UT阀杆与填料间的摩擦系数 UT=0.15 QT=38800.156.4=9163.8N 结果设计说明与计算过程2QFZ=10680.4+7254.7+9163.8=27098.9NQ”FZ=43538.4+7254.7+9163.8=59956.9N三、中法兰螺栓强度校核1、 设计时给定：螺栓数量n=12螺栓名义直径dB=M272、 螺栓载荷Wb（N）计算Wb=F+Fp+QFZ式中：F流体静压总轴向力（N）F=PA其中 A通道处的截面积(mm2)A=45216（设计给定）F=6.445216=289382.4NFp操作状态下需要的最小垫片压紧力（N）Fp=PAdm其中 Ad垫片接触面积(mm2)， Ad=12010.5(设计给定)m为垫片系数, m=3（查阀门设计手册表4-17）Fp=6.412010.53 =224013NWb=289382.4+224013+27098.9 =540494.3N3、螺栓拉应力校核bL=式中：bL螺栓所受拉应力（MPa） Ab设计时给定的螺栓总截面积（mm2） Ab=/412272=6867.2mm2bL= 540494.3/6867.2=78.7MPa查实用阀门设计手册表3-9得425下螺栓许用载荷L为92 MPa，所以bLL故螺栓强度符合要求结果设计说明与计算过程QFZ=27098.9NQ”FZ=59956.9NF=289382.4NFp=224013NWb=540494.3N33四、中法兰厚度验算te=式中：te计算的法兰厚度（mm） X螺栓中心到法兰根部的距离（mm） X=25(设计给定) 1 材料径向许用弯曲应力（MPa）1 =61MPa(查表3-3)an垫片压紧力作用中心长轴半径（mm）an=177.5 mm(设计给定)bn垫片压紧力作用中心短轴半径（mm） bn=127.5 mm(设计给定) te= =36.9mm设计给定te=45mm故中法兰厚度设计满足要求五、阀盖强度校核 阀盖和阀体共同组成“承压壳体”,阀盖所承受的介质压力、温度等技术参数与阀体相同，选用材料也相同，故阀体设计计算中关于壁厚和中法兰的计算值，也适用于阀盖，这里就不重复计算；下面只对阀盖两个力臂进行应力计算（参见设P395）由于-，-，-截面处为危险截面，故对三处截面进行应力校核 1、-截面的合成应力按下式校核=w+L+wN式中：-截面的合成应力（MPa） w-截面的弯曲应力（MPa） 设计说明与计算过程结果te=36.9mm te=45mm44w=其中 M为弯曲力矩（Nmm）M= 其中 QFZ=max(QFZ,Q”FZ)=9665.4NL=125mm（设计给定） H=210mm（设计给定） X为-截面对X轴惯性矩(mm4) X=30973333 mm4阀门设计手册表4-29计算 y 为-截面对y轴惯性矩（mm4） y =845786.7 mm4阀门设计手册表4-29计算M= = 24357.5NmmWy 为-断面对y轴的截面系数（mm3） Wy =1409.6mm3阀门设计手册表4-29计算 w= = 24357.5/1409.6 =17.3MPaL-截面的拉应力（MPa）L= 其中 F为-截面处的截面积(mm2) F=1240=480mm2L= =12.89MPa w=17.3MPaL=12.89MPa结果设计说明与计算过程 QFZL 8QFZ2F59956.9 223255wN=37.7MPa=69.9MPa wN力矩引起的弯曲应力(MPa)wN= 其中MN 力矩（Nmm） MN = 其中 MFJ为阀杆螺母与阀盖间的摩擦力矩（Nmm）关闭时MFJ(Nmm)计算MFJ=1/2QFZfjdp其中 fj凸肩与阀盖间的摩擦系数,fj=0.3(查表3-34) dp阀杆螺母凸肩与支架间环形接触面平均直径 dp=60mm(设计给定)MFJ=1/227098.90.360=243890.1Nmm开启时MFJ”(Nmm)计算MFJ”=1/2QFZ”fjdp=1/259956.90.360 =539612.1 NmmMFJ=max(MFJ,M”FJ)=539612.1 Nmm MN = =906548.3 NmmWX 为-截面对X轴的截面系数(3200mm3)WX =24034.1mm3阀门设计手册表4-29计算 wN= =37.7MPa =17.3+12.89+37.7=69.9MPa 常温下阀盖材料的许用应力（MPa）结果设计说明与计算过程MFJH L 539612.1210 125906548.3 24034.186结果w=25.2MPa=82MPa(查表)显然 故-截面合格。2、-截面同-截面，故校核合格3、-截面的弯曲应力按下式校核w= W 式中M-截面的弯曲力矩（Nmm）M= -M = -24357.5 =1849295.6NmmWx -截面对x轴的截面系数（mm3） Wx =73333mm3 按阀门设计手册表4-29计算 w= =25.2MPaW常温下阀盖材料的许用弯曲应力（MPa）W=102MPa 显然w SB，故闸板最小壁厚满足要求参考文献 阀门设计手册 机械工业出版社 实用阀门设计册 机械工业出版社机械设计手册 化学工业出版社结果设计说明与计算过程