機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)604多層次金屬密封蝶閥設(shè)計(jì)

1、緒言碟閥（Butterfly bamper ）是一種歷史悠久的閥門，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu) 長(zhǎng)度小。由于介質(zhì)作用在轉(zhuǎn)軸兩側(cè)面積上的力矩可以互相平衡，所以碟閥的驅(qū)動(dòng)力矩小，易于實(shí)現(xiàn)快速啟閉，且具有良好的流量調(diào)節(jié)特性。碟閥既可用作切斷閥，也可用作調(diào)節(jié)閥。近年來，隨著結(jié)構(gòu)和密封材料的改進(jìn)，其密封性能也大大提高。由于以上種種優(yōu)點(diǎn)，碟閥在工 業(yè)上得到了越來越廣泛的應(yīng)用。蝶閥具有結(jié)構(gòu)緊湊、 體積小、重量輕（與相同壓力，相同通徑的閘閥相比可減輕 40% 50%）流體阻力小、啟閉迅速等一系列優(yōu)點(diǎn)。但我國(guó)一些低溫裝置如天燃液化設(shè)備、空氣分 離設(shè)備以及變壓吸附設(shè)備等化工行業(yè)所采用的閥門有80%以上是截止

2、閥或閘閥，采用蝶閥的數(shù)量很少。分析其原因主要是金屬密封蝶閥在低溫狀況下密封性能不良，以及其它一些因結(jié)構(gòu)不合理等原因造成介質(zhì)內(nèi)漏和外漏，嚴(yán)重的影響這些低溫設(shè)備的安全和正常運(yùn)行，不能滿足低溫設(shè)備的要求。根據(jù)我國(guó)低溫裝置的不斷發(fā)展，對(duì)低溫閥門的要求日益增大，為適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，對(duì)金屬密封蝶閥進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，研制出一種三偏心純金屬高密封性能的蝶閥。（如圖1所示）圖1三偏心蝶閥設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一臺(tái)滿足下列條件的閥門：1.結(jié)構(gòu)形式：多層次蝶閥2.工作溫度：-29 260 C；3.適用介質(zhì)：水、油、混合氣體；4.公稱壓力：300bL；5.公稱通徑：8“；6.連接形式：法蘭連接；7.驅(qū)動(dòng)形式：電動(dòng)；8.

3、制造技術(shù)要求按 ASME B16.34-1996 的規(guī)定；9.法蘭連接尺寸按 ASME B16.5a-1992 的規(guī)定；10結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度尺寸按 API 609-1997 的規(guī)定。二、蝶閥概述和用途金屬硬密封三偏心蝶閥是一種高性能蝶閥產(chǎn)品。 其主要特點(diǎn)是雙向密封零泄漏， 啟閉力 矩小，使用壽命長(zhǎng)。這種閥門的安裝、操作、維護(hù)十分方便，為最大限度滿足工況需求，閥 門的驅(qū)動(dòng)裝置可進(jìn)行多種配置： 電動(dòng)、氣動(dòng)、 蝸輪傳動(dòng)等， 如今該系列產(chǎn)品已被石油、 化工、 電廠、煉廠、城市供熱管網(wǎng)以及給排水系統(tǒng)等行業(yè)管路系統(tǒng)中作啟閉和調(diào)節(jié)裝置而廣泛使用。本產(chǎn)品主體材料采用 WCB 、CF8、CF8M 等；閥座密封面堆焊司太

4、力硬質(zhì)合金或不銹 鋼制造，蝶板密封面為不銹鋼 /石墨（或橡膠石棉板）層壓結(jié)構(gòu)，用于工作溫度 350650 C 以下工況，介質(zhì)為水、氣體、蒸汽、油品、酸堿以及含顆粒性流體等。三、蝶閥在發(fā)展過程中形成的分類1、同心蝶閥該種蝶閥的結(jié)構(gòu)特征為閥桿軸心、蝶板中心、本體中心在同一位置上。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制 造方便。常見的襯膠蝶閥即屬于此類。缺點(diǎn)是由于蝶板與閥座始終處于擠壓、刮擦狀態(tài)、阻距大、磨損快。為克服擠壓、刮擦、保證密封性能、閥座基本上采用橡膠或聚四氟乙烯等彈 性材料、 但也因而在使用上受到溫度的限制、 這就是為什么傳統(tǒng)上人們認(rèn)為蝶閥不耐高溫的 原因。2、單偏心蝶閥為解決同心蝶閥的蝶板與閥座的擠壓?jiǎn)栴}、由此

5、產(chǎn)生了單偏心蝶閥、 其結(jié)構(gòu)特征為閥桿軸心偏離了蝶板中心、 從而使蝶板上下端不再成為回轉(zhuǎn)軸心、 分散、 減輕了蝶板上下端與閥 座的過度擠壓。但由于單偏心構(gòu)造在閥門的整個(gè)開關(guān)過程中蝶板與閥座的刮擦現(xiàn)象并未消 失、在應(yīng)用范圍上和同心蝶閥大同小異、故采用不多。3、雙偏心蝶閥在單偏心蝶閥的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改良成型的就是目前應(yīng)用最廣泛的雙偏心蝶閥。 其結(jié)構(gòu)特 征為在閥桿軸心既偏離蝶板中心、 也偏離本體中心。 雙偏心的效果使閥門被開啟后蝶板能迅 即脫離閥座、 大幅度地消除了蝶板與閥座的不必要的過度擠壓、 刮擦現(xiàn)象、 減輕了開啟阻距、 降低了磨損、 提高了閥座壽命。 刮擦的大幅度降低、 同時(shí)還使得雙偏心蝶閥也可以

6、采用金屬 閥座、 提高了蝶閥在高溫領(lǐng)域的應(yīng)用。 但因?yàn)槠涿芊庠韺傥恢妹芊鈽?gòu)造、 即蝶板與閥座的 密封面為線接觸、 通過蝶板擠壓閥座所造成的彈性變形產(chǎn)生密封效果、 故對(duì)關(guān)閉位置要求很 高（特別是金屬閥座） 、承壓能力低、這就是為什么傳統(tǒng)上人們認(rèn)為蝶閥不耐高壓、泄漏量 大的原因。4、三偏心蝶閥要耐高溫、必須使用硬密封、但泄漏量大；要零泄漏、必須使用軟密封、卻不耐高溫。 為克服雙偏心蝶閥這一矛盾、 又對(duì)蝶閥進(jìn)行了第三次偏心。 其結(jié)構(gòu)特征為在雙偏心的閥桿軸 心位置偏心的同時(shí)、 使蝶板密封面的圓錐型軸線偏斜于本體圓柱軸線、 也就是說、 經(jīng)過第三 次偏心后、 蝶板的密封斷面不再是真圓、 而是橢圓、其密封

7、面形狀也因此而不對(duì)稱、一邊傾 斜于本體中心線、另一邊則平行于本體中心線。這第三次偏心的最大特點(diǎn)就是從根本上改變了密封構(gòu)造、 不再是位置密封、 而是扭力密 封、即不是依靠閥座的彈性變形、 而是完全依靠閥座的接觸面壓來達(dá)到密封效果、 因此一舉 解決了金屬閥座零泄漏這一難題、 并因接觸面壓與介質(zhì)壓力是成正比的、 耐高壓高溫也迎刃 而解。四、蝶閥的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)三偏心金屬硬密封蝶閥高壽命密封好，目前,蝶閥作為一種用來實(shí)現(xiàn)管路系統(tǒng)通斷及流量控制的部件 , 已在石油、化工、冶金、水電等許多領(lǐng)域中得到極為廣泛地應(yīng)用。在已公知 的蝶閥技術(shù)中， 其密封形式多采用密封結(jié)構(gòu)， 密封材料為橡膠、聚四氟乙烯等。由于結(jié)構(gòu)

8、特 征的限制，不適應(yīng)耐高溫、高壓及耐腐蝕、抗磨損等行業(yè)?，F(xiàn)有一種比較先進(jìn)的蝶閥是三偏心金屬硬密封蝶閥， 閥體和閥座為連體構(gòu)件， 閥座密封 表面層堆焊耐溫、 耐蝕合金材料。 多層軟疊式密封圈固定在閥板上， 這種蝶閥與傳統(tǒng)蝶閥相 比具有耐高溫， 操作輕便，啟閉無磨擦， 關(guān)閉時(shí)隨著傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力矩增大來補(bǔ)償密封， 提高 了蝶閥的密封性能及延長(zhǎng)使用壽命的優(yōu)點(diǎn)。 但是，這種蝶閥在使用過程中仍然存在以下問題。1、由于多層軟硬疊式密封圈固定在閥板上，當(dāng)閥板常開狀態(tài)時(shí)介質(zhì)對(duì)其密封面形成正 面沖刷，金屬片夾層中的軟密封帶受沖刷后，直接影響密封性能。2、受結(jié)構(gòu)條件的限制該結(jié)構(gòu)不適應(yīng)做通徑DN200 以下閥門， 原因

9、是閥板整體結(jié)構(gòu)太厚，流阻大。3、因三偏心結(jié)構(gòu)的原理，閥板的密封面與閥座之間的密封是靠傳動(dòng)裝置的力矩使閥板 壓向閥座。 正流狀態(tài)時(shí)， 介質(zhì)壓力越高密封擠壓越緊。 當(dāng)流道介質(zhì)逆流時(shí)隨著介質(zhì)壓力的增 大閥板與閥座之間的單位正壓力小于介質(zhì)壓強(qiáng)時(shí)，密封開始泄漏。高性能三偏心雙向硬密封蝶閥，其特征在于：所述閥座密封圈由軟性 T 形密封環(huán)兩側(cè) 多層不銹鋼片組成。 閥板與閥座的密封面為斜圓錐結(jié)構(gòu)， 在閥板斜圓錐表面堆焊耐溫、 耐蝕 合金材料； 固定在調(diào)節(jié)環(huán)壓板之間的彈簧與壓板上調(diào)節(jié)螺栓裝配一起的結(jié)構(gòu)。 這種結(jié)構(gòu)有效 地補(bǔ)償了軸套與閥體之間的公差帶及閥桿在介質(zhì)壓力下的彈性變形， 解決了閥門在雙向互換 的介質(zhì)輸送

10、過程中存在的密封問題。采用軟性 T 型兩側(cè)多層不銹鋼片組成密封圈，具有金屬硬密封和軟密封的雙重優(yōu)點(diǎn)， 無論在低溫和高溫情況下，均具有零滲漏的密封性能。當(dāng)逆流狀態(tài)時(shí)， 閥板與閥座之間的密封靠驅(qū)動(dòng)裝置的力矩使閥板壓向閥座。 隨著反向介 質(zhì)壓力的增大， 閥板與閥座之間的單位正壓力小于介質(zhì)壓強(qiáng)時(shí)，調(diào)節(jié)環(huán)的彈簧在受載后所儲(chǔ)存的變形能補(bǔ)償閥板與閥座密封面的緊壓力起到自動(dòng)補(bǔ)償作用。因此本實(shí)用新型不像現(xiàn)有的技術(shù)那樣， 在閥板上安裝軟硬多層密封圈， 而是直接安裝在閥體上， 在壓板和閥座中間增設(shè) 調(diào)節(jié)環(huán)是十分理想的雙向硬密封方式。它將可取代閘閥、截止閥及球形閥五、密封結(jié)構(gòu)分析（一）低溫閥門產(chǎn)生泄漏的原因主要有兩種

11、情況，一是內(nèi)漏；二是外漏。1、閥門產(chǎn)生內(nèi)漏主要原因是密封副在低溫狀態(tài)下產(chǎn)生變形所致。當(dāng)介質(zhì)溫度下降到使材料產(chǎn)生相變時(shí)造成體積變化， 使原本研磨精度很高的密封面產(chǎn)生翹曲變形而造成低溫密封不良。我們?cè)鴮?duì) DN250閥門進(jìn)行低溫試驗(yàn)，介質(zhì)為液氮（-196 C）蝶板材料為1Cr18Ni9Ti（沒經(jīng)過低溫處理 ）發(fā)現(xiàn)密封面翹曲變形量達(dá)0.12mm 左右，這是造成內(nèi)漏的主要原因。新研制的蝶閥由平面密封改為錐面密封。 閥座是一個(gè)斜圓錐橢圓密封面， 與嵌裝在蝶板 上的正圓形彈性密封環(huán)組成密封副。 密封環(huán)可在蝶板槽內(nèi)徑向浮動(dòng)。 當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)， 彈性密 封環(huán)首先和橢圓密封面的短軸接觸， 隨著閥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸將密封環(huán)

12、向內(nèi)推， 迫使彈性環(huán)再和 斜圓錐面的長(zhǎng)軸接觸， 最終導(dǎo)致彈性密封環(huán)與橢圓密封面全部接觸。 它的密封是依靠彈性環(huán) 產(chǎn)生變形而達(dá)到的。 因此當(dāng)閥體或蝶板在低溫下產(chǎn)生變形時(shí)， 都會(huì)被彈性密封環(huán)來吸收補(bǔ)償， 不會(huì)產(chǎn)生泄漏和卡死現(xiàn)象。 當(dāng)閥門打開時(shí)這一彈性變形立即消失， 在啟閉過程中基本沒有相 對(duì)磨擦，故使用壽命長(zhǎng)。2、閥門的外漏：其一是閥門與管路采用法蘭連接方式時(shí)，由于連接墊料、連接螺栓、 以及連接件在低溫下材料之間收縮不同步產(chǎn)生松弛而導(dǎo)至泄漏。 因此我們把閥體與管路的連 接方式由法蘭連接改為焊接結(jié)構(gòu)， 避免了低溫泄漏。 其二是閥桿與填料處的泄漏。 一般多數(shù) 閥門的填料采用F4,因?yàn)樗淖曰阅芎谩⒛?/p>

13、擦系數(shù)小（對(duì)鋼的摩擦系數(shù)f=0.050.1）, 又具有獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)定性，因此得到廣泛應(yīng)用。但F4也有不足之處，一是冷流傾向大；二是線膨脹系數(shù)大， 在低溫下產(chǎn)生冷縮導(dǎo)致滲漏， 造成閥桿處大量結(jié)冰，至使閥門開啟失靈。為 此研制的低溫蝶閥采用自縮密封結(jié)構(gòu)即利用F4膨脹系數(shù)大的特點(diǎn)，通過予留的間隙達(dá)到常溫、低溫都可以密封的目的。六、主要技術(shù)參數(shù)及采用標(biāo)準(zhǔn)1 、三偏心原理 金屬硬密封蝶閥根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為單偏心或雙偏心結(jié)構(gòu)：?jiǎn)纹慕Y(jié)構(gòu)即蝶板軸心偏 離密封面， 設(shè)有力矩預(yù)緊作用， 摩擦力大，因而很少采用；雙偏心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)將軸心偏離密 封面形成第一個(gè)偏心， 軸偏離管路中心線形成第二個(gè)偏心， 其偏心的目的是使

14、蝶板在開啟至 大約 20°后蝶板密封圈與閥座相脫離以減少摩擦提高使用壽命，適用于正錐面密封。三偏心 結(jié)構(gòu)即在雙偏心基礎(chǔ)上增加第三個(gè)偏心即錐面中心線傾斜于通道中心線，這一結(jié)構(gòu)形式即實(shí)現(xiàn)了凸輪效應(yīng)，又完全消除了閥門啟閉過程中密封圈與閥座間大約20°的磨損 .2、密封原理蝶板上彈性密封圈由不銹鋼薄板與柔性石墨壓合而成，即具有金屬的剛性， 同時(shí)又有迷宮式的密封性， 當(dāng)向閥桿施加扭矩時(shí)， 密封圈與閥座產(chǎn)生彈性楔塊效應(yīng)， 使密封圈發(fā)生柔 動(dòng)和徑向壓縮，從而用最小扭矩實(shí)現(xiàn)最嚴(yán)密的切斷。3、特點(diǎn)a扭矩彈性密封使閥門實(shí)現(xiàn)持久的可靠密封，實(shí)現(xiàn)雙向零泄漏性能。b、三偏心結(jié)構(gòu)原理，消除了蝶板在 9

15、0。旋轉(zhuǎn)過程中密封圈與同座間的摩損。6C、司太立硬表面閥座可適用多種工況使用，壽命長(zhǎng)，維修少。d、金屬密圭寸與石墨的耐高溫性能，使閥門具有本質(zhì)火災(zāi)安全性。e、外檔圈式防閥桿軸向竄動(dòng)安全可靠，并且使閥門的啟閉位置準(zhǔn)確。f、由于上述的優(yōu)良性能使得該系列產(chǎn)品可替代閘閥、旋塞閥等其它種類閥門使用，而 尺寸和重量卻減輕了許多。g、可以做調(diào)節(jié)流量裝置使用。七、閥桿的設(shè)計(jì)計(jì)算閥桿設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖2所示:(一)閥桿強(qiáng)度計(jì)算:IIIIIIII圖2閥桿閥桿總力矩：Md = Mm M c Mt M j1密封面摩擦系數(shù)：Mm =4qR'fMb h2 R2(D max D min) p(1)密封比壓：q =0.54

16、( D max D min)其中，設(shè)計(jì)中給定的參數(shù)：密封面最大直徑：D max =187mm密封面最小直徑：Dmin =181mm公稱壓力：p = 50MPa將以上數(shù)據(jù)代入(3)式可以求出密封比壓：q = (187 181) 50 0.5=38.34(187181)查實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)可得：必須比壓：qMF=0.5Mpa許用比壓：q=150Mpa(1)(2)(3)比壓需要滿足條件 qMF <q<q，通過上面的計(jì)算，符合設(shè)計(jì)要求。8(4)(5)(6)(7)(8)(1)填料的密封比壓:q2 = 165Jb1(2)密封面半徑：R'=0.701R查文獻(xiàn)1可得：蝶板密封面半徑:R=92

17、mm把R代入(4)式可以求得：密封面半徑：R'=0.701R=0.701 X92=64.5mm查文獻(xiàn)1可得：偏心距離：h=7mm密封材料摩擦系數(shù)：fM =0.3密封面接觸寬度：b=5將以上數(shù)據(jù)代入(2)式可得：Mm =4qR'fMbh2 R2 =4 X38.3 B4.5 ® .3 3X<7922 = 961.6 N12、軸承摩擦力矩：Mc= QcfcdF2 兀 2(1)閥桿軸承載荷：Qc = D p4其中，設(shè)計(jì)中給定的參數(shù)：蝶板直徑：D=184mm公稱壓力：p=50MPaj22將以上數(shù)據(jù)代入(6)式得：QC=D p=X184 X50=1329522N44查文獻(xiàn)1

18、可得：軸承摩擦系數(shù)：fC =0.015其中，設(shè)計(jì)中給定的參數(shù)：閥桿直徑：d f =36mm=0.036m11將以上數(shù)據(jù)代入(5)式得：MC= QC fCdF =X1329522 >0.015 0.036=359N m2213、密封填料摩擦力矩：M T = Qt fT dT2其中，設(shè)計(jì)中給定的參數(shù):強(qiáng)度試驗(yàn)壓力：p1 =75MPa填料寬度：b=8mm10將以上數(shù)據(jù)代入（8）式可得:q2 =16 75=32.2MPa(11)11(11)#(9)（2）填料對(duì)閥桿作用力：Qt = d：hTq2其中，設(shè)計(jì)中給定的參數(shù)：填料深度：hp =40mm閥桿直徑：d F =36mm將以上數(shù)據(jù)代入（9）式得：

19、Qt = dF 二hT q2=36 X3.14 40 X32.2=145669N查文獻(xiàn)1可得：填料或閥桿直徑：dT =52mm=0.052m其中，設(shè)計(jì)中給定的參數(shù)：柔性石墨摩擦系數(shù)：fT =0.06將以上數(shù)據(jù)代入（7）式得:11Mt = Qt fdT =X145669 >0.06 0.052=227N m224、蝶板靜水力矩:D4 二M j =J 64(10)(11)#(11)#查文獻(xiàn)1可得:水重度:=10-4 N/mm將以上數(shù)據(jù)代入（10）式得:M j =J 6441843.146410U=5.6 N m(11)#(11)#把求出的Mm , Mc , Mt , M j代入得:M D =

20、 M M M c Mt M j = 961.6+359+227+5.6 = 1553.2 N m5、閥桿總輸出力矩： M0=Md 1.1 =1553.2 1.仁 1709 N m-通過以上計(jì)算可以得到閥桿總輸出力矩為1709 N m。(11)#(11)#（二）閥桿的強(qiáng)度校核（1）計(jì)算軸徑:(11)#(11)12閥桿總輸出力矩：M 0=1709 N m(11)#查文獻(xiàn)1可得：閥桿所受的扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力：,N =145MPaMo3 1709 103.0.2 145=38.9mm查文獻(xiàn)2可得 實(shí)際閥體壁厚：S=12mm13查文獻(xiàn)2可得 實(shí)際閥體壁厚：S=12mm#設(shè)計(jì)中給定的參數(shù):實(shí)際軸徑：前軸徑 di

21、=40mm ,后軸徑d2=39mm ,通過上面的計(jì)算得到 d ' =38.9mm小于實(shí)際軸徑，在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。八、閥體的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）閥體壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算:（1）閥體壁厚:SB =PDn. C2.3J-P(12)查文獻(xiàn)2可得 實(shí)際閥體壁厚：S=12mm#查文獻(xiàn)2可得 實(shí)際閥體壁厚：S=12mm#其中，設(shè)計(jì)中給定的參數(shù)：公稱壓力：p=1.6MPa查閥門設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)2可得:閥體內(nèi)腔最大直徑：Dn =300 mm材料的許用拉應(yīng)力：二L =62.72 MPa附加裕量：C = 4.5 mm將以上數(shù)據(jù)代入（12）式可以求出：查文獻(xiàn)2可得 實(shí)際閥體壁厚：S=12mm#查文獻(xiàn)2可得 實(shí)際閥體壁

22、厚：S=12mm#PDn2.3(5 -P1.6 3002.3 62.72 -1.64.5 =7.86 mm查文獻(xiàn)2可得 實(shí)際閥體壁厚：S=12mm#通過以上計(jì)算，可以得出S SB，所以符合設(shè)計(jì)要求。九、銷軸的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖4所示:1J圖4銷軸（一）銷軸剪切強(qiáng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算：4R（1）銷軸的計(jì)算剪切應(yīng)力： 二一2（ 13）兀d2Z閥桿的剪切力：R =迥巴dF其中，設(shè)計(jì)中給定的參數(shù)：閥桿直徑：d F =36 mm銷軸直徑：d2 =12 mm銷軸的剪切面?zhèn)€數(shù)：Z = 4個(gè)將以上數(shù)據(jù)代入（13）式得：R = 2M= 2 961.6 1 0 = 53422 NdF364R453422將以上數(shù)據(jù)式（1

23、3）可以得出：.=2=118 MPa兀d?Z 3.14X2 江4查文獻(xiàn)2可得：銷軸的許用剪應(yīng)力：.=132 Mpa通過上面的計(jì)算可以得出>,故符合設(shè)計(jì)要求。十、平鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算平鍵設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖5所示:1511L i()圖5平鍵（一）平鍵強(qiáng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算：（1）鍵聯(lián)接工作面擠壓：其中，設(shè)計(jì)中給定的參數(shù)：鍵的工作長(zhǎng)度：丨=70 mm閥桿直徑：d F =36 mmjdFkl(14)鍵傳遞扭矩： M D =1553.2 N m-查文獻(xiàn)2可得：鍵的厚度：k = 8 mm將以上數(shù)據(jù)代入式（14）可以求出：32Md =2 漢 1553.2 漢 10dFkl =40 8 70=138.7 MPa（2 ）鍵的

24、剪切應(yīng)力:2M ddFb1l(15)dFb1l40 12 7017dFb1l40 12 70#其中，設(shè)計(jì)中給定的參數(shù):鍵的寬度：b1=12 mmdFb1l40 12 70#dFb1l40 12 70#將以上數(shù)據(jù)代入式（15）可以求出:2Md 2 1553.2 103=92.5 MPadFb1l40 12 70#dFb1l40 12 70#查文獻(xiàn)2可得:dFb1l40 12 70#鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力：二jY =140 MPa ,鍵的許用剪應(yīng)力：=120 MPa通過上面的計(jì)算可以得出：二jY；Y ,故符合設(shè)計(jì)要求。卜一、蝶板的設(shè)計(jì)計(jì)算蝶板設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖6所示:18#圖6蝶板(一)蝶板強(qiáng)度校核:(1

25、)A A斷面蝶板的彎應(yīng)力:WAMaWa(16)(2)A A斷面的彎矩:Ma =3PD212(17)#其中，設(shè)計(jì)中給定的參數(shù):蝶板直徑：D2 =275 mm公稱壓力：p =1.6 MPa#將以上數(shù)據(jù)代入式(16)可以求出:Ma =pD31.6 2752 = 2772.9 N m 12 12(3) AA斷面的抗彎斷面系數(shù):b(18)19(19)4(4) A A斷面的慣性矩:J =l b3A1220(19)4#(19)4其中，設(shè)計(jì)中給定的參數(shù)：蝶板厚度：b =33 mm斷面的長(zhǎng)度：丨=263 mm將以上數(shù)據(jù)代入式(19)可以得:32,l b 263 333 J a =12 12=787619.3 m

26、m再把JA，b代入式(18)得:2 787619.3=47734.5 mm33將以上數(shù)據(jù)代入式16)得:Ma 27729 103WA = 47734.5=58.1 MPa(5)B B斷面蝶板的彎應(yīng)力:WB =WB(20)(6)B B斷面的彎矩:pD；12(21)#(19)4#(19)4其中，設(shè)計(jì)中給定的參數(shù):蝶板直徑：D2 =275 mm公稱壓力：p =1.6 MPa#(19)4#(19)4將以上數(shù)據(jù)代入(21)式得:pD31.6 7753M b =- = 2772.9 N m 12 122 I(7) B B斷面的抗彎斷面系數(shù)： WB= 旦b(22)(8) B B斷面的慣性矩：Jb = 22

27、旦(b；-d；)丄 直12 12 12(23)l 1 =19mm , l2 =52mm ,l 3 =144mm,b 1 =4mm , b 2=77mm ,b 3=18mm , d2 =40mm將以上參數(shù)代入式(23)得:見圖6:設(shè)計(jì)中給定的參數(shù)：21Jb = 2丄2邑12 123319 435233144 1834=22(77 -40 )= 3472139.3 mm12 12 12所以把Jb , b代入式（22）得:2Jb 2x3472139.3377WB =- = 90185.4 mmb將以上數(shù)據(jù)代入式（20）得:Mb 2772.9S03-wb = 30.7 MPaW-90185.4查文獻(xiàn)2

28、可得：許用彎曲應(yīng)力：二W =75.46 MPa （350 C時(shí)）通過上面的計(jì)算可以得出：二W 二WA、二W.二泗 所以符合設(shè)計(jì)要求。十二、填料壓蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算填料壓蓋的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖 7所示:圖7填料壓蓋（一）填料壓蓋強(qiáng)度校核:（1 ）1 I斷面彎曲應(yīng)力：匚W1=MW1(24)Q .1（2 ）I I斷面彎曲力矩：皿訐耳12（3 ）壓緊填料總力:2 2二(Dtn(25)(26)(27)（4）壓緊填料必需壓力： qT=t p查文獻(xiàn)2得：摩擦系數(shù)：匸=3.65計(jì)算壓力：p =2.4 MPa將以上數(shù)據(jù)代入式（27）可以求出：qT p=3.65 2.4 = 8.76 MPa其中，設(shè)計(jì)中給定的參數(shù)：填料箱內(nèi)徑

29、：Dtn = 52 mm閥桿直徑:dF = 40 mm所以代入式（26）得：Qyt =二(dTn -d；)qT 3.14 (522 -402) 8.764=7595.6 N(5)力臂：|_=(l DTN)2(28)其中，設(shè)計(jì)中給定的參數(shù):螺栓孔距:l =85mm將以上數(shù)據(jù)代入式（28）得:Ii=(Dtn)= (852) = 16.5 mm2根據(jù)以上條件代入式（25)得:23#M1 = QyL2l17595.616.5_ = 62.66 N m -(29)（6 ）1I斷面系數(shù):如圖7根據(jù)設(shè)計(jì)給定參數(shù)：B = 60 mm , h =20 mm將以上數(shù)據(jù)代入式（29）可以求出：#Bh260 206=

30、4000 mm#將以上數(shù)據(jù)代入式（24）可以求出:=15.67 MPaMi 62.66"03'W_= W_ =4000查文獻(xiàn)2可得：許用彎曲應(yīng)力：二W = 75.46 MPa （350 C時(shí)）通過上面的計(jì)算可以得出：；w .Owf，故符合設(shè)計(jì)要求。十三、總結(jié)蝶閥設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于傳動(dòng)件閥桿、閥體和蝶板的強(qiáng)度計(jì)算，以及閥體、蝶板、閥桿、銷等零件的合理選材和熱處理。金屬密封型蝶閥具有的特點(diǎn)是一些普通閥門所不具備的。尤其是流阻小、密封可靠、啟閉迅速、使用壽命長(zhǎng)等。三偏心金屬密封蝶閥的密封力來自彈性環(huán)的變形達(dá)到密封，因而不需要借助介質(zhì)作用力，故可做雙向密封用。金屬硬密封蝶閥，適用于治金、

31、化工、石化、電力、建材等行業(yè)系統(tǒng)管道的截?cái)嗷蛘{(diào)節(jié)介質(zhì)流量。該閥采用優(yōu)質(zhì)碳素焊接和不銹鋼制作，剛性好，結(jié)構(gòu)緊湊，采用三偏心工作原理，操作靈活，不污染環(huán)境，拆卸維修非常方便等特點(diǎn)。配用電動(dòng)傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)閥軸、蝶板作 90。范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，達(dá)到截?cái)嗷蛘{(diào)節(jié)介質(zhì)流量的目的。十四、結(jié)束語(yǔ)通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我對(duì)閥門方面知識(shí)的了解 ，從設(shè)計(jì)到畫圖，都是對(duì)我所學(xué)知 識(shí)的全面檢驗(yàn)，更是一個(gè)總復(fù)習(xí)，由于時(shí)間倉(cāng)促和水平有限，所以本設(shè)計(jì)還有一些不足之處 ， 希望各位老師給予指導(dǎo)，指正。本論文是在指導(dǎo)老師姜明的悉心指導(dǎo)下完成的，在此，謹(jǐn)向辛勤的導(dǎo)師姜明老師表示衷心的感謝和崇高的敬意！在論文的撰寫過程中， 得到了任課老

32、師和浙江工貿(mào)學(xué)院各位老師們的關(guān)心和指導(dǎo)，得到了同班同學(xué)們的熱情幫助，在此一并表示最誠(chéng)摯的謝意！24閥門設(shè)計(jì)計(jì)算中的各參數(shù)名稱（單位）附表I閥桿強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)1密封面接觸寬度b (mm)2填料寬度b (mm)3蝶板直徑D (mm)4閥桿直徑dF (mm)5密圭寸面最大直徑D max (mm)6密圭寸面最小直徑D min (mm)7填料或閥桿直徑dT (mm)8軸承摩擦系數(shù)fc9密封材料摩擦系數(shù)fM10柔性石墨摩擦系數(shù)11偏心距離h (mm)12填料深度hT (mm)13軸承摩擦力矩M C(N m)14閥桿總力矩M D ( N m)15蝶板靜水力矩M j(N m)16密封面摩擦力矩Mm ( N m)17密封填料摩擦力矩Mt(N m)18公稱壓力p (MPa )19強(qiáng)度試驗(yàn)壓力P1(MPa)20密封比壓q (MPa )21填料的密封比壓q2 (MPa