美標(biāo)600lb截止閥設(shè)計計算書.doc

截止閥設(shè)計計算書JSS-212J41H-600Lb編制: 侯工 審核: 總經(jīng)理 2015年永嘉宏業(yè)高中壓閥門有限公司目 錄1.閥體壁厚計算12.閥桿總軸向力計算13.閥桿關(guān)閉和開啟力矩計算34.作用在手輪上啟閉力45.中法蘭螺栓強(qiáng)度校核46.中法蘭強(qiáng)度校算67.支架的合成應(yīng)力計算118.閥桿的強(qiáng)度校算14一、閥體壁厚計算：計算公式： 式中：t閥體計算壁厚（英寸）； Pc額定壓力等級（磅）；Pc=150 d公稱通徑（英寸）； S材料需要用的應(yīng)力（磅/平方英寸）S=7000 C附加余量（英寸）按ANSI B16.34 C=0.1英寸英寸(毫米)d22.53468t0.26(6.6)0.17(6.87)0.28(7.11)0.30(7.62)0.33(8.38)0.36(9.14)查ANSI B16.34得壁厚0.24(6.3)0.27(6.90)0.31(8.0)0.36(9.30)0.50(12.7)0.63(16.1)實際確定壁厚0.43(11.1)0.46(11.9)0.50(12.7)0.62(15.2)0.74(19.0)1.00(25.4)實際確定壁厚計算壁厚為合格二、閥桿總軸向力計算1、閥桿直徑設(shè)計給定dF（參照BS1873選?。┛趶?2.53468dF3032343842462、閥門關(guān)閉或開啟時的總軸向力 QFZ=QMF+QMJ+QTsinL QFZQMJQTsinLQP式中：QFZ閥門關(guān)閉時閥桿總軸向力(N) QFZ閥門開啟時閥桿總軸向力(N) QMF密封力 （N）;QMJ關(guān)閉時作用在閥瓣上的介質(zhì)力 （N）; QT閥桿與填料間的摩擦力 （N）;QP介質(zhì)作用于閥桿上的軸向力（N）； L閥桿螺紋升角。式中： Dmp閥座密封面平均值（mm); bm密封面寬度 （mm); qMF密封必需比壓（Mpa）;半錐角（）；(=30) fm錐形密封面摩擦系數(shù)。(fm=0.15)dF閥桿直徑 （mm); hT填料層的總高度（mm）;uT閥桿與填料間的摩擦系數(shù)。(uT=0.15)口徑22.53468QFZ6453 9654 14056 20686 44237 74642 QFZ3504 5935 9465 14858 34534 61840 QMF2321 2958 3687 4597 8095 10766 QMJ4086 6637 10306 16024 36053 63778 QT660 726 860 1056 1357 1696 L403439414334346319QP628 760 905 1232 1608 2036 bm222233qMF11.511.511.511.599Dmp516581101151.5201.5dF202224283236hT353538404550三：閥桿關(guān)閉和開啟力矩計算：MF =MFLMFTMFDMFMFLMFC式中： MF關(guān)閉時閥桿力矩(Nmm)； MFT閥桿與填料間的摩擦力矩(Nmm)； MFL關(guān)閉時的閥桿螺紋摩擦力矩(Nmm)； MFD關(guān)閉時閥桿頭部與閥瓣接確面間的摩擦力矩(Nmm)；MF開啟時閥桿力矩(Nmm)； MFL開啟時的閥桿螺紋摩擦力矩(Nmm)； MFC開啟時的閥桿頭部上平面與閥瓣間的摩擦力矩(Nmm)；MFL =QFZRFM 式中： RFM關(guān)閉時閥桿螺紋的摩擦半徑（mm); R0閥桿頭部球面半徑（mm）； E閥桿材料的彈性模數(shù)（Mpa）（E=2.2105）; RFM開啟時閥桿螺紋的摩擦半徑（mm); d1閥桿頭部小徑（mm）； d2閥桿頭部大徑（mm）； fc接觸面間的摩擦系數(shù) 取fc=0.15口徑22.53468MF26950 42352 64374 105540 246686 457598 MF14692 26889 46499 86840 233846 472393 MFL18973 31858 49899 83780 205703 384407 MFT6581 7957 10286 14749 21668 30485 MFD1396 2538 4188 7011 19316 42705 MFL7043 12345 22526 44128 120178 236230 MFC7649 14544 23973 42712 113668 236164 RFM2.943.33.554.054.655.15RFM2.012.082.382.973.483.82R0506060606080d1263030344044d2333638434858 四.作用在手輪上啟閉力：式中：MS作用在手輪上的關(guān)閉力（N); DO手輪直徑（mm); MS1作用在手輪上的開啟力（N)。口徑22.53468MS270 339 515 704 1410 2034 MS1147 215 372 579 1336 2100 D0200250250300350450五、中法蘭螺栓強(qiáng)度校核：1、栓載荷計算 1）操作狀態(tài)下螺栓載荷(N)Wp=F+Fp（見設(shè)P368）式中 Wp在操作狀態(tài)下螺栓所受載荷（N）F流體靜壓總軸向力（N）Fp操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力（N）式中 DG為墊片壓緊力作用中心圓直徑(mm)b墊片有效密封寬度（mm） bo墊片基本密封寬度（mm）m為墊片系數(shù), m=3.0(查表)口徑22.53468Wp27371354983966952940100213165603F1134913586156142345655047101421Fp160222191324055294844516764182DG859399.7122.2187.2254.1b056.257.57.57.58.25b56.256.46.46.46.7 當(dāng)b06.4mm時，b=b0 DG=墊片接觸面的平均直徑當(dāng)b06.4mm時， DG=墊片接觸面的平均直徑減2b2）預(yù)緊狀態(tài)下螺栓所受載荷Wa（N）Wa=bDGY式中：Y墊片比壓（MPa） Y=69MPa(查表)口徑22.53468Wa92127 125998 138317 169531 259708 369044 DG859399.7122.2187.2254.1b56.256.46.46.46.7 2、螺栓面積計算（1）操作狀態(tài)下需要的最小螺栓截面積(mm2)式中：t425下螺栓材料的許用應(yīng)力（MPa） t=137.93（MPa）(查表) (P256)口徑22.53468Ap198 257 288 384 727 1201 Wp27371354983966952940100213165603（2）預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓截面積（mm2） 式中：常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力（MPa）查表 =t=137.93MPa口徑22.53468Aa668 913 1003 1229 1883 2676 Wa92127 125998 138317 169531 259708 369044 （3）設(shè)計時給定的螺栓總截面積 式中： n為螺栓數(shù)量； dmin每一個螺栓的最小直徑（mm）?？趶?2.53468Ab905 1232 1232 1232 2264 3019 n88881216dmin1214141415.515.5（4）比較： 需要的螺栓總截面積Am=max（Aa，Ap）口徑22.53468Ab905 1232 1232 1232 2264 3019 Am668 913 1003 1229 1883 2676 Ap198 257 288 384 727 1201 Aa668 913 1003 1229 1883 2676 顯然 AbAm 故：螺栓強(qiáng)度校核合格 六、中法蘭強(qiáng)度校算：1、 法蘭力矩計算（見設(shè)P369）（1）法蘭操作力矩Mp(Nmm)計算Mp=FDSD+FTST+FGSG 式中：Mp法蘭操作力矩（N.mm）；FD作用于法蘭內(nèi)直徑截面上的流體靜壓軸向力（N） FD=0.785Di2P 其中 Di為閥體中腔內(nèi)徑（mm） SD為螺栓中心至FD作用位置處的徑向距離（mm） SD= S +1 S螺栓中心至法蘭頸部與法蘭背面交點的徑向距離（mm） 1法蘭頸部大端的有效厚度（mm） FT流體靜壓總軸向力與作用于法蘭內(nèi)徑截面上的流體靜壓軸向力之差（N） FT=F-FD ST螺栓中心至FT作用位置處的徑向距離（mm） FG法蘭墊片壓緊力（N） FG=FpSG螺栓中心至FG作用位置處的徑向距離(mm)Db螺栓中心圓直徑（mm）口徑22.53468Mp622310 906560 1259269 1555301 3206549 5661154 FD10048 12717 17309 22608 53733 98125 SD272930.73032.535Di8090105120185250S111314.71314.617.311616161717.917.7FT1301 869 86 848 1314 3296 ST24 26 30 29 32 34 F1134913586156142345655047101421FG160222191324055294844516764182SG20 24 30 29 31 33 Db125140160180250320DG859399.7122.2187.2254.1（2）法蘭預(yù)緊力矩Ma（Nmm）Ma=WSG 其中:W為螺栓的設(shè)計載荷（N）口徑22.53468Ma2169639 3550318 4624103 4921963 8865934 12960937 W108482 147930 154137 169723 285998 392756 SG202430293133Ab90512321232123222643019Am6689131003122918832676（3）法蘭設(shè)計力矩Mo(Nmm)計算式中 ft 425下法蘭材料的許用應(yīng)力（MPa） ft =82.76MPa（查表）(P255) f 常溫下法蘭材料的許用應(yīng)力（MPa） f =120.69MPa（查表）口徑22.53468M01487773 2434538 3170857 3375107 6079581 8887623 1487773 2434538 3170857 3375107 6079581 8887623 Mp62231090656012592691555301320654956611542、法蘭應(yīng)力計算（1）軸向應(yīng)力H（MPa）計算 式中 f 整體法蘭頸部應(yīng)力校正系數(shù) f =1(查表) 參數(shù) (查表計算) Di1計算直徑（mm） 因f1，故Di1=Di+o 口徑22.53468H57 75 73 55 56 60 Mo148777324345383170857337510760795818887623Di188.699.7115.4131.2196.9262.7 (查表)1.51.551.61.621.721.79Di809010512018525008.69.710.411.211.912.711414.515.31717.917.7（2）徑向應(yīng)力R(MPa)計算 式中 f 法蘭有效厚度（mm） e系數(shù)， （查表計算） F1按h/h0和1/0查表P369h法蘭頸部高度 （mm） 口徑22.53468R68 78 80 61 53 45 M01487773 2434538 3170857 3375107 6079581 8887623 f182020222426e0.033 0.029 0.026 0.024 0.019 0.016 F1 (查表)0.860.870.870.870.890.89Di809010512018525011414.515.31717.917.708.69.710.411.211.912.7h10.51010.510.51010h026.23 29.55 33.05 36.66 46.92 56.35 1/01.63 1.49 1.47 1.52 1.50 1.39 h/h00.40 0.34 0.32 0.29 0.21 0.18 （3）切向應(yīng)力T(MPa)計算式中 Y, 系數(shù)，查表得口徑22.53468T41 65 67 47 65 70 R68 78 80 61 53 45 M014877732434537.533170857.443375107.016079581.228887622.58f182020222426Di8090105120185250Z1.51.61.82.12.22.5Y2.52.82.833.23.5D0150165190210285355D0/Di1.88 1.83 1.81 1.75 1.54 1.42 3、應(yīng)力校核法蘭應(yīng)力應(yīng)滿足下列條件H1.5ft=1.582.76=124.14 Rft=82.76 Tft=82.76 口徑22.53468H57 75 73 55 56 60 T41 65 67 47 65 70 R68 78 80 61 53 45 （H+T）/249 70 70 51 61 65 （H+R）/263 76 77 58 55 53 中法蘭強(qiáng)度合格七、支架的合成應(yīng)力計算：附圖1. II截面的合成應(yīng)力校算：I=WI+LI+WINL式中： III截面的合成應(yīng)力（Mpa); wI 彎曲應(yīng)力（Mpa); LI 拉應(yīng)力（Mpa); WIN力矩引起的彎曲應(yīng)力（Mpa); L材料的許用拉應(yīng)力（Mpa); 式中： MI 彎曲力矩（Nmm）； MIyII斷面對Y軸地截面系數(shù)（mm3); 式中： QFZ 閥桿的總軸向力（N); Ix截面對X軸的慣性矩（mm4); Iy截面對Y軸的慣性矩（mm4); H框架高度（mm); L4 見附圖及零件圖； a、b見附圖或零件圖 式中: F1II截面積（mm2)；式中： MN力矩(Nmm); WIXII截面對X軸的截面系數(shù)（mm3);式中： MFJ閥門關(guān)閉時閥桿螺母凸肩與支架之間的摩擦力矩（Nmm）口徑22.53468WI0.64 0.73 0.74 0.91 1.04 0.99 MI20293 39526 63649 106192 186818 354017 WIy31809 54021 86193 116377 178924 359344 QFZ6453965414056206864423774642L466.57380.58997113H6784.579.589107.5127.5IX51883 57344 106667 135828 302083 630000 Iy15904 27011 43096 58189 89462 179672 a303438424555b121416162022D505260627585d313140404650b323240425060F1283 374 478 528 707 950 L111.41 12.91 14.72 19.60 31.29 39.27 WIN000000MN000000WIX424 654 955 1056 1767 2613 MFJ000000I12.05 13.64 15.46 20.51 32.34 40.26 I=WI+LI+WINL=82合格2.截面的合成應(yīng)力校算:=W+L+WNL式中： 截面的合成應(yīng)力(Mpa) w 彎曲應(yīng)力（Mpa) L 拉應(yīng)力（Mpa) L材料許用應(yīng)力（Mpa） = w=w L=L=W+L+WNL=823.截面的彎曲應(yīng)力校算:式中: W 截面的彎曲應(yīng)力(Mpa); Wx截面對X軸的截面系數(shù)（mm3); M 截面的彎曲力矩(Nmm); W材料的許用應(yīng)力（Mpa）; 口徑22.53468W32.0500469848.90500848.02343664.33671389.7927178