new明桿楔式單閘板閘閥設計

成都理工大學工程技術學院明桿楔式單閘板閘閥設計作者：邵雷指導老師：鄭才國專業(yè)：機械工程及自動化目錄頁CONTENTSPAGE一、設計背景二、設計任務三、閥門主體材料四、明桿楔式單閘板閘閥零件設計與計算一、設計背景

我國閘閥的生產歷史已經有了幾十年發(fā)展，設計閘閥數量越來越多，閘閥的型號也變得越來越豐富。盡管如此，我國國內的閘閥技術與國際水平還是有一定的差距。閘閥是流體控制元件，在流體管道系統(tǒng)中主要作用是管路介質的截斷或接通、防止流體回流、調節(jié)流量、調節(jié)和排泄壓力，由于所控制流體的物理性質與化學性質的不同，閘閥的使用規(guī)格型號也就不同。一般使用的閘閥有明桿閘閥、暗桿閘閥、直通式截止閥、節(jié)流閥等。其中明桿閘閥又分有明桿楔式單閘板閘閥和明桿楔式雙閘板閘閥。閘閥二、設計任務設計課題：明桿閘閥設計設計要求：

閥門是管道系統(tǒng)的重要組成部分，應該滿足管道系統(tǒng)對閥門所提出安全性、可靠性的使用要求。設計內容：

承壓件、密封副、閥體與閥蓋、閥桿、閘板、中法蘭、支架、閥桿螺母、填料壓蓋、手輪等。設計給定數據：序號名稱符號單位公式或來源數據1公稱通徑DNmm設計給定802公稱壓力PNMpa設計給定43溫度T℃設計給定204介質

設計給定水、油品5驅動方式

設計給定手動6附加余量

mm設計給定57壁厚系數k1

PN=2.0MPak1=1.3;PN≥5.0MPa18密封面寬度bmmm設計給定2.59密封面內徑dmm設計給定8010閥桿直徑dfmm設計給定2211介質壓力PMPa設計給定112填料層總高度hTmm設計給定313閥桿與填料間的摩擦系數μT

0.01設計給定數據平行手輪支架鎖緊螺栓閥蓋承壓件閥桿填料函中法蘭密封圈閘板明桿楔式單閘板閘閥三、閥門主體材料

閥門主體與介質流體直接接觸，所受腐蝕力最強，對材料的要求十分重要，確定了閥門主體材料后，可依據閥門主體材料對閥門其余零件選材進行參考。為了能讓閥門安全可靠，節(jié)約能源、保護環(huán)境以及在經濟上的節(jié)約，閥門主體材料應當根據設計輸入參數、使用條件和制造要求選定。設計給定：公稱壓力

溫度

參考資料[3][4]復印資料等，綜合考慮后確定閥門閥體材料碳素鑄鋼WCB。WCB48545840833025618012570—245230200165128906535—WCB材料力學性能四、明桿單閘板閘板閘閥零件設計4.1承壓件設計4.2密封副設計4.3閥體與閥蓋連接形式的確定4.4閥桿設計4.5閘板設計4.6閥蓋設計4.7支架設計4.8填料壓蓋設計4.9鎖緊螺栓設計4.10手輪設計4.11閥門的流量系數4.1承壓件設計

閘閥承壓件一般為鑄造。承壓件只有完全處于亞比例狀態(tài)的時候才是安全的。承壓件因受力使其變形量達到最大比例變形量的一半時的變形狀態(tài)叫亞比例狀態(tài)。閥門在工作中受到介質壓力作用的同時還受到密封副之間擠壓力的作用。材料：碳素鑄鋼（ZG230-450）承壓件設計給定：介質的工作溫度室溫，取介質公稱壓力（Mpa）：計算厚度(mm)：計算壓力（Mpa）：計算內徑(mm)：查表得：計算得：所以承壓件最小壁厚為10mm。4.2密封副設計

密封副的密封性能是閥門是否能夠正常工作的重要標準。

為了能夠使密封性能提高，閘閥使用時間久，密封副的材料一定要具有耐磨、抗壓、耐腐蝕的物化性能。

閘閥的密封副設計都是對稱的。因而，由于閥桿的作用力，在進口與出口密封上應形成相同的密封比壓。但由于介質力的作用，使進口端密封副間的比壓減少而出口端比壓增大，因而對于單面強制密封，閥桿的作用力只能保證出口斷具有足夠密封比壓，而進口端是不能保證密封的。設計得：密封面材料：黃銅（）

楔半角4.3閥體與閥蓋連接形式確定

閥蓋主要是為閥體提供一個罩子，用于連接閥體，保護閥桿密封副，所以閥蓋和閥體可以是一個整體，也可以分離。它必須經受住工作介質的壓力和溫度。也可以進行法蘭連接。法蘭連接4.4閥桿設計

明桿閘閥閥桿是一根長形圓柱機械零件，作用是將手輪的旋轉扭力轉化為上下推力。閥桿端頭與閘板連接形成密封副，閥桿上部有傳動螺紋，一般采用梯形螺紋或方形螺紋。閥桿材料多為2Cr13。閥桿穩(wěn)定性示意圖閥桿頭部設計給定：閥桿直徑

填料層總高度介質作用于閥桿上的軸向力：計算的出：關閉時閥桿總軸向力：開啟時閥桿總軸向力：查閱資料：、、、密封面處的介質作用力：密封面上密封力：閥桿徑向截面上介質作用力：閥桿與填料摩力：計算得出：、

軸向應力：查表得材料的許用拉壓應力為：、因為：、所以設計合格。閥桿銑扁后截面寬度：閥桿銑扁處到底面高度：閥桿端部剪應力計算：材料：，設計合格4.5閘板設計

閘閥閘板種類規(guī)格有許多種，根據閘板形狀分為楔式閘閥、平行式閘閥。楔式閘閥的兩個密封面與管道軸線成楔形形狀，楔形角一般

或

。閘閥閘板

閘板和閥體一樣，直接承受著流體介質的沖刷力、腐蝕等物理化學性質，其材料必須具備一定的抗壓力、抗腐蝕性。故選用材料：20鋼。

閘板厚度計算：

圓弧過渡處半徑密封面平均半徑（mm）：已知：所以計算得：?。核蚤l板最小寬度為15mm。4.6閥蓋設計

閥蓋與閥座之間法蘭連接。閥蓋支撐閥桿，閥桿才能與閥門介質通道形成垂直，才能方便閥門對介質的全開與全關動作。閥蓋上有螺紋孔，作用是進行密封或強度實驗時排放空氣，保證內外氣壓平衡。

對閘閥一般采用帶開口的蝶型閥蓋。閥蓋閥蓋材料：ZG230-450閥蓋壁厚：內半球半徑：過渡半徑：許用彎曲應力：計算：所以?。洪y蓋最小壁厚10mm。4.7支架設計

閥門支架作為支撐機構，在閥門中十分重要，在使用中常受啟閉力的作用。

閥門支架形狀較為復雜，常為鑄件。許多閥門中的支架常與閥桿直接接觸，承受手輪等壓力作用。如果閥門中的支架出現斷裂、歪斜等現象，會直接多閥桿造成影響，使的閥門無法正常工作。支架支架材料確定：ZG230-450加強筋截面高（mm）：

加強筋截面長（mm）：

加強筋截面寬（mm）：加強筋截面厚（mm）：加強筋總高（mm）：支架上端外徑（mm）：支架上端內徑（mm）：支架上端高度（mm）：計算彎曲應力、拉應力：故得：設計合格

4.8填料壓蓋設計填料壓蓋填料壓蓋材料選用：20鋼根據明桿閘閥閥桿直徑選取填料壓蓋標準：4.9鎖緊螺栓公稱壓力

、

公稱通徑的鑄鋼閘閥的閥桿螺母的結構型式及尺寸見圖鎖緊螺母所示，鎖緊螺母的材料選用35鋼。鎖緊螺栓選用規(guī)格：4.10手輪設計手輪設計

手輪作為閘閥啟閉件動力來源，其材料的選擇尤為重要，須具有一定的扭曲應力與強度。選用材料：球墨鑄鐵

手輪直徑的確定：

確定首輪型號：4.11閥門流量系數

流量系數（

）是確定閥門是否能夠保證正常的流通量，能夠正常使用的重要參考值

閥門流量系數的確定是通過閥門介質壓力、介質固定時間內所通過的介質流量來確定的，越小說明閥門流體通過時失去的壓力越大，閥門流通量越小。標準閥門流量系數的確定可以直接根據公稱尺寸、公稱壓力查表確定。公稱尺寸公稱壓力1.62.54.06.410.0流量系數值80394949494941004162.8162.8162.8162.8162.81255254.4254.4254.4254.4254.4得：結論

閥門是我國工業(yè)生產的重要機械設備，閥門的設計技術直