畢業(yè)設(shè)計(jì)論文計(jì)算說(shuō)明書(shū)閘閥

一、設(shè)本參……21……………………22、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)………………3、閥門(mén)結(jié)構(gòu)……………………2二、計(jì)程……21、密封面比壓的驗(yàn)算…………2、閥體最小壁厚計(jì)算………………3①、查表法…………………3②、計(jì)算法………………33、閘板的算…………34、閥桿得度計(jì)算…………………45、閥桿頭強(qiáng)度驗(yàn)算…………………6、閥桿穩(wěn)定性驗(yàn)算………77、中法蘭連接螺………77.1常溫時(shí)強(qiáng)度驗(yàn)算……………………7.2中法蘭連接螺栓初加溫時(shí)強(qiáng)度驗(yàn)算………………7.3中法蘭連接螺栓高溫時(shí)強(qiáng)度驗(yàn)算…………………108、體中法)強(qiáng)驗(yàn)………119、閥蓋的強(qiáng)度驗(yàn)算……………………1310、蓋支架（T型加強(qiáng)筋）………14

11手輪扭及圓力…………………16參考文獻(xiàn)…………………18一、

設(shè)基參：1、型

號(hào)：80Z40H-40二、

2、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：閥門(mén)設(shè)計(jì)按照GB/T12234-2007年規(guī)定；閥門(mén)法蘭按照GB/T的定；閥門(mén)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度按照GB/T12221的定；閥門(mén)試驗(yàn)與檢驗(yàn)按照GB/T13927的定；3、技術(shù)參數(shù)：①、公稱尺寸：80②、公稱壓力PN：40③、適用溫度范圍：℃④、介質(zhì)化學(xué)性能：水、蒸汽、油品。4、閥門(mén)結(jié)構(gòu)：①、密封副結(jié)構(gòu)：環(huán)狀密封②、中法蘭結(jié)構(gòu)：凹凸面③、閥桿結(jié)構(gòu)：明桿計(jì)過(guò)：1、密封面比壓的驗(yàn)算1、密封面比壓計(jì)算公式：q

Q(MPa)(d)bm

-------

④式中：閥座密封面內(nèi)徑d=80mm；閥座密封面寬度bm=2、出口端閥座密封面上的總作用力：

10mm；MZ

QMF

Q(MJ式中：作用在出口密封面上的介質(zhì)靜壓力：=0.785(d+bm)2=密封面上達(dá)到必需比壓時(shí)的作用力

：

25446.90N；①

=

(d+bm)bmq

=

21205.75N；②代入得：

=

21205.75N；代入④得：q=

16.5Mpa；查表得：密封面必需比壓

=

7.5Mpa；密封面許用比壓

45Mpa；則得：

2、閥體最小壁厚計(jì)算：①、查表法：按GB/T12234-2007查表的閥體最小壁厚為：②、計(jì)算法：按塑性材料薄壁閥體厚度公式計(jì)算：

11.4mm。

pDNt2.3式中：設(shè)計(jì)壓力p=設(shè)計(jì)內(nèi)徑DN=

4Mpa；80mm；許用拉應(yīng)力附加裕量C=代入上式得：=

=

92Mpa；4mm；5.54mm；則最小壁厚實(shí)際取t=3、閘板的算：

12mm.。計(jì)算厚度：S′=RB

K

)W式中：圓弧過(guò)渡外半徑密封面平均半徑R=(D+b)/2=M系數(shù)：K=1.24

46mm；（自由周邊：鋼1.24計(jì)算壓力p許用彎曲應(yīng)力〔σ〕=w腐蝕余量：代入上式得：S′=B

設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)給定

4.0Mpa；102MPa；4.5mm；14.64mm；實(shí)際厚度S：B

設(shè)計(jì)給定

16mm；則得：S′B

B

合格。

4、閥桿強(qiáng)度計(jì)算關(guān)閉時(shí)閥桿總軸相力:Q′=KQ+KQ+Q+Q=20091.97N①FZ1MJ2MFpT開(kāi)啟時(shí)閥桿總軸向力:Q″=KQFZ3

MJ

+KQ2

MF

－Q+Q=pT

16457.14N；②閥桿最大軸向力（取Q′、Q″較大值FQ=FZ查表3-28得：

20091.97N；系數(shù):K=0.29K=0.77K=0.41123

K=0.624密封面處介質(zhì)作用力，由1序號(hào)

①得:Q

MJ

=

25446.90N；密封面上密封力，由1序號(hào)②得Q

MF

=

21205.75N；閥桿徑向截面上介質(zhì)作用力：Q=π/4d2p=pF

520.53N；閥桿直徑：設(shè)計(jì)給定d=F計(jì)算壓力p：閥桿與填料摩擦力：Q=ψdbp=TFT

設(shè)計(jì)給定

22mm；4.0MPa；1182.72N；③

查表3-15得（按h/bT

T系數(shù)：填料深度h：T

2.24；設(shè)計(jì)給定42mm；填料寬度b

T:

設(shè)計(jì)給定6mm軸向拉應(yīng)力：σ=Q″L

FZ

/F=s

88.48Mpa；軸向壓應(yīng)力：σ=Q′Y

FZ

/F=s

108.02Mpa；查表3-17（按退刀槽處A）得：t閥桿最小截面積F：s扭應(yīng)力：τ=M′/W=NFLs關(guān)閉時(shí)閥桿螺紋摩擦力矩：

186mm2；76.79Mpa；M′

FL

=M′+W=FLs

46010.60Nmm；④查表3-16得：螺紋摩擦半徑R

FM:

2.79mm；查表3-17（按退刀槽處A）得：t閥桿最小斷面系數(shù)W：s合成應(yīng)力：

730mm3；σ=√σ∑

Y

2

+4τN

2

=

187.76Mpa；查表3-7許用拉壓力〕=L

225Mpa；

許用壓應(yīng)力〕=200MpaY許用扭應(yīng)力〕=120MpaN許用合成應(yīng)力〕=210Mpa；∑σ<〔σ<〔τσ<〔σσ<〔σ〕合格。LLNYY∑∑5、閥桿頭部強(qiáng)度算剪應(yīng)力：τ=(Q″－Q)/2bh=FZT開(kāi)啟時(shí)閥桿總作用力，由4序號(hào)②得：

16.16Mpa；Q″

FZ

=

16457.14Mpa；閥桿與填料摩擦力，由4序號(hào)③得：Q=T

1182.72N；圖示b：圖示h：查表3-7：

設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)給定

35.72mm；13.23mm；

許用剪應(yīng)力〕=120Mpa注：τ<〔τ〕合格。6、閥桿定性驗(yàn)允許細(xì)長(zhǎng)比λ：0實(shí)際細(xì)長(zhǎng)比：λ=4μl/d=λFF支承型載影響系數(shù)：μ=λ

30；79.6；1；閥桿直徑d：F計(jì)算長(zhǎng)度l:F查表3-22得：臨界細(xì)長(zhǎng)比：λ=L壓應(yīng)力：

設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)給定

22mm；438mm；80；σ=Q′Y

FZ

/F=

114.15Mpa；關(guān)閉時(shí)閥桿總軸向力，由4序號(hào)①得：Q′

FZ

=

20091.96N；

閥桿截面積：F=176mm2由圖3-2：實(shí)際許壓應(yīng)力〕=140MpaY注：1、λ<λ<λ0

L

合格2、σ

Y

<〔σ〕合格Y7、中法蘭接螺栓螺栓材料：35CrMo7.1常溫時(shí)強(qiáng)度算：操作下總作用力：Q′=Q+Q+Q+Q′=DJDTFZ最小預(yù)緊力：Q″=Q=YJ螺栓計(jì)算載荷（取Q'或Q"中較大值Q=L墊片處介質(zhì)作用力：

190743.27N；①114353.97N；190743.27N；②Q=DDJ

DP

pπ/4=

61575.21N；墊片平均直徑D：DP計(jì)算壓力p：墊片上密封力：

設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)給定

140mm；4.0Mpa；Q=2πD

DP

Bmp=DP

96761.05N；由表3-23（根據(jù)b）得：DP墊片有效寬度：B=

10mm；

墊片寬度b：DP由表3-24得墊片系數(shù)：m=DP墊片彈性力：QDT=ηQ=DJ系數(shù)：η=0.2

設(shè)計(jì)給定10mm；2.75；12315.04N；（按固定法蘭取0.2關(guān)閉時(shí)閥桿總軸向力，由4序號(hào)①得：Q′

FZ

=

20091.96N；必須預(yù)緊力：Q=πDBqK=YJDPNYJDP查表3-24得：密封面預(yù)緊比壓：q=YJ墊片形狀系數(shù)：K=1DP螺栓拉應(yīng)力：σ=Q/F=LLL螺栓總截面積：F=ZF=L1螺栓數(shù)量Z：由表3-9（根據(jù)d）得：L

設(shè)計(jì)給定

114353.97N；26Mpa；（按圓形取110.30Mpa；1729.2mm2；③12；單個(gè)螺栓截面積：F=1

144.1mm；螺栓直徑dL表3-9（根據(jù)d）L

設(shè)計(jì)給定

16mm；

許用拉應(yīng)力〕=200Mpa；L螺栓間距與直徑比：LπD/Zd=J=1L螺栓孔中心圓直徑D：1注:1、σ<〔σ〕合格。LL2、2.7<L<4合格J

3.14；設(shè)計(jì)給定192mm；7.2中法蘭連接栓初加溫時(shí)強(qiáng)度驗(yàn)算螺栓計(jì)算載荷：Q′=Q+Q′=LZLZt常溫時(shí)螺栓計(jì)算載荷，由7.1號(hào)②得：

270048.62N；①Q(mào)

LZ

=

190743.27N；初加溫時(shí)螺栓溫度變形力：Q′eq\o\ac(△,=)eq\o\ac(△,)t′L/（L/FE+δ/FE)taLLDPDP由表3-25（根據(jù)t得；初加溫時(shí)溫度差：△t′=

79305.35N；35℃；介質(zhì)工作溫度T：由表3-8（根據(jù)t′）得：L材料線脹系數(shù)：α=螺栓計(jì)算長(zhǎng)度：

設(shè)計(jì)給定

350℃；12.60×106℃；L=2h+δDP

=

54mm；中法蘭厚h：墊片厚度δ：DP

設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)給定

26mm；2mm；

中法蘭溫度：t′=0.5t=F螺栓溫度：t′=t′－△tLF螺栓總截面積，由7.1號(hào)③得：F=L查表3-8（根據(jù)t′）得：L螺栓材料彈性模量：E=L墊片面積：

175℃；②140℃；1729.20mm；22.10×105Mpa；F=πDDP

DP

b

DP

=

4398.22mm2；墊片平均直徑D：DP墊片寬度b：DP查表3-24得：墊片材料彈性模量：E=DP螺栓拉應(yīng)力：

設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)給定

140mm；10mm；0.03×105Mpa；σ′=Q′/FLLZ安全系數(shù)：

L=

156.16MPa；n′=()sst′L

/σ′=L

3.14；查表3-8(根據(jù)′)得：L屈服點(diǎn)：(σst′L

=

490Mpa；n′=3.14≥1.25合格s7.3中法蘭連接栓高溫時(shí)強(qiáng)度驗(yàn)算

螺栓計(jì)算載荷：Q″=Q+Q″=277816.31N；①LZLZt常溫時(shí)螺栓計(jì)算載荷，由7.1號(hào)②得：Q

LZ

=

190743.28N；高溫時(shí)螺栓溫度變形力：Q″=t

"/(L/AE

/AE

=

87073.03N；由表3-25（根據(jù)t得：高溫時(shí)溫度差：△t″=介質(zhì)工作溫度t：

設(shè)計(jì)給定

35℃；350℃；由表3-8（根據(jù)t

"

L

）得：材料線脹系數(shù)：α=由表3-25（根據(jù)t得：

13.90×10

1/℃；初加溫時(shí)溫度差：△t初加溫時(shí)螺栓溫度變形力：Q′=t中法蘭溫度，由7.2號(hào)②得：t″=0.9t=F螺栓溫度：t″=t″－△t″=LF螺栓拉應(yīng)力：σ″=Q″/F=LLZL螺栓總面積，由7.1號(hào)③得：

90℃；79305.30N；315℃；280℃；156.16MPa；

F=L安全系數(shù)：

1729.20mm2；n″=()t″/σ″=5.08；ssLL由表3-8(根據(jù)″)得：L屈服極限：(σ)t″=560Mpa；sLn″=5.08s

合格。8、閥體(中法)強(qiáng)度算常溫時(shí)比值系數(shù)：n=Q

LZ

/〔σ〕=1734.03mm2w

；初加溫時(shí)比值系數(shù)：n′=Q′

LZ

/〔σ′〕=1687.80mm2；w高溫時(shí)比值系數(shù)：n″=Q″

LZ

/〔σ″〕=1875.26mm2w

；計(jì)算載荷(取n，n′，n″中最大時(shí)的Q

LZ

，Q′

LZ

，Q″：LZ)Q=LZ常溫時(shí)螺栓計(jì)算載荷，由7.1號(hào)①：Q=LZ初加溫時(shí)螺栓計(jì)算載荷，由7.2號(hào)①：

270048.63N；190743.28N；Q′

LZ

=270048.63N；高溫時(shí)螺栓計(jì)算載荷，由7.3號(hào)①：Q″=277816.31N；LZ

由表3-3：許用彎曲應(yīng)力〕=110Mpa；w許用彎曲應(yīng)力：〔σ

'w

〕=(σ)st

/1.25=160MPa；屈服點(diǎn)：(σ)st″F

=200Mpa

表3-2（根據(jù)t′F中法蘭溫度,由7.2號(hào)②得：t′=F許用彎曲應(yīng)力：

175℃；〔σ″〕=(σ)wR

t″F

/0.9=

148.15Mpa；取(σ)R

t″F

/1.35或σ)R

t″F

/0.9的最小值由表3-2屈服點(diǎn)：(σ)=st″F中法蘭溫度，由7.2號(hào)②得：t″=FI-I斷面彎曲應(yīng)力：σ=Ql/WWI1I力臂：l=(D－D)/2=11M螺栓孔中心圓直徑D：1中法蘭根徑D：斷面系數(shù)：

設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)給定

200Mpa；315℃；66.52MPa；19mm；192mm；154mm；

W=(π/6)h2=54481.09mm3；I中法蘭厚度h：II-II斷面彎曲應(yīng)：

設(shè)計(jì)給定26mm；σ力臂：

WII

=0.4Ql/W=34.13MPa；2IIl=l+(D－D)/4=21mn計(jì)算內(nèi)徑D：n斷面系數(shù)：

設(shè)計(jì)給定

56.50mm；80mm；W=(π/6)［(D+D)/2－D)/22=IImnn

83823.87；注：

w

＜〔σ

σ＜〔σ〕為合格。wWIIw9、閥蓋的度驗(yàn)算I-I斷面拉應(yīng)力：σ=pD/4(S－C)+QnB

FZ

/π/D/(S－C)=nB

23.75MPa；計(jì)算壓力p：計(jì)算內(nèi)徑D：n

設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)給定

4.0MPa；80mm；

實(shí)際厚度S：B腐蝕余量C：關(guān)閉時(shí)閥桿總軸向力：

設(shè)計(jì)給定12mm；設(shè)計(jì)給定4mm；Q′

FZ

=

20091.97N；Ⅱ-Ⅱ斷面剪應(yīng)力：τ=pd/4(S－C)+Q′/πd(S－C)=rBrB

21.56MPa；圖示：dr由表3-3：

設(shè)計(jì)給定

54mm；許用拉應(yīng)力〕=L許用剪應(yīng)力〕=注：σ＜〔σ＜〔τ〕合格。LL

92Mpa；55Mpa；10、閥蓋支（加強(qiáng)筋I(lǐng)-I斷面彎曲應(yīng)力w

Q'FZL/8/LI/I)=

10Mpa；

關(guān)閉時(shí)閥桿總軸向力，由4序號(hào)①得：Q'FZ=框架兩重心處距離L=L1+2Y=

20091.97N；84.85mm；圖示L：

設(shè)計(jì)給定

70mm；圖示：Y=〔CA2+(B-C)a2〕/（2〔CA+(B-C)a

7.42mm；圖示C：圖示A：圖示B：圖示a：圖示H：III-III斷面慣性矩

設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)給定

16mm；20mm；50mm；10mm；152mm；I=(D-d)h3/12=

157208.33mm

；圖示D：圖示d：圖示h：II-II斷面慣性矩

設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)給定

70mm；26mm；35mm；I=1/3(BY3B)(Y3)2

=

17621.21mm

；I-I斷面系數(shù)：W=I/2

I/1

=

2343.47mm4

；III-III斷面彎曲應(yīng)力：σ

=(Q'FZL/4-M2)/W3=

44.80Mpa；W

III-III斷面彎曲力矩：M

2

Q//(11/2/I/I=23700.71N.mm；2III-III斷面系數(shù)：W()/I-I斷面拉應(yīng)力：

=8983.33mm；

L1

/(2()))

15.22Mpa；I-I斷面扭矩引起的彎曲應(yīng)力：

W

N

1

=((M/1)

AB

)=

0.32N.mm；彎曲力矩：M

=M

=

3013.79N.mm；閥桿螺母凸肩摩擦力矩:M

=2/3

fQTJ

(rFZ

w

N

)/(r

r2wN

))=

3013.79N.mm；①由查表3-26（3）得：凸肩部分摩擦系數(shù):

f

TJ

=

0.30；閥桿螺母凸肩外半徑r：閥桿螺母凸肩內(nèi)半徑r:I-I斷面合成應(yīng)力:

設(shè)計(jì)給定設(shè)計(jì)給定

24.00mm；20.00mm；

1

W

N

=

25.53Mpa；由查表3-3：許用拉應(yīng)力〕=L許用彎曲應(yīng)力〕=W

82Mpa；102Mpa；

ss注：

＜〔σ

L

W

＜〔σ〕W11、手輪總矩及周力關(guān)閉時(shí)總矩扭(不帶滾珠軸承):M

=

M

49024.40N.mm；關(guān)閉時(shí)閥桿螺紋摩擦力矩,由4序號(hào)④得：M=FL閥桿螺母凸肩摩擦力矩，由10序號(hào)①得：

46010.60N.mm；M=園周力：Q=2M'/D式中：

0

3013.79N.mm；手輪直徑D：0代入式子的：Q=s

設(shè)計(jì)給定

250mm；392.20Mpa；

參考文獻(xiàn)[1]陸培文主編.實(shí)用閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002[2]陸培文主編.閥門(mén)設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè).中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994[