new明桿楔式單閘板閘閥設(shè)計(jì)解讀課件

成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院明桿楔式單閘板閘閥設(shè)計(jì)作者：邵雷指導(dǎo)老師：鄭才國專業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院作者：邵雷1目錄頁CONTENTSPAGE一、設(shè)計(jì)背景二、設(shè)計(jì)任務(wù)三、閥門主體材料四、明桿楔式單閘板閘閥零件設(shè)計(jì)與計(jì)算目錄頁CONTENTSPAGE一、設(shè)計(jì)背景2一、設(shè)計(jì)背景

我國閘閥的生產(chǎn)歷史已經(jīng)有了幾十年發(fā)展，設(shè)計(jì)閘閥數(shù)量越來越多，閘閥的型號(hào)也變得越來越豐富。盡管如此，我國國內(nèi)的閘閥技術(shù)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(zhì)的截?cái)嗷蚪油?、防止流體回流、調(diào)節(jié)流量、調(diào)節(jié)和排泄壓力，由于所控制流體的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)的不同，閘閥的使用規(guī)格型號(hào)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。閘閥一、設(shè)計(jì)背景閘閥3二、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)課題：明桿閘閥設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：

閥門是管道系統(tǒng)的重要組成部分，應(yīng)該滿足管道系統(tǒng)對(duì)閥門所提出安全性、可靠性的使用要求。設(shè)計(jì)內(nèi)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(shè)計(jì)給定數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)給定數(shù)據(jù)二、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)課題：設(shè)計(jì)給定數(shù)據(jù)4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5三、閥門主體材料

閥門主體與介質(zhì)流體直接接觸，所受腐蝕力最強(qiáng)，對(duì)材料的要求十分重要，確定了閥門主體材料后，可依據(jù)閥門主體材料對(duì)閥門其余零件選材進(jìn)行參考。為了能讓閥門安全可靠，節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境以及在經(jīng)濟(jì)上的節(jié)約，閥門主體材料應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)、使用條件和制造要求選定。設(shè)計(jì)給定：公稱壓力

溫度

參考資料[3][4]復(fù)印資料等，綜合考慮后確定閥門閥體材料碳素鑄鋼WCB。WCB材料力學(xué)性能三、閥門主體材料閥門主體與介質(zhì)流體直接接觸6四、明桿單閘板閘板閘閥零件設(shè)計(jì)4.1承壓件設(shè)計(jì)4.2密封副設(shè)計(jì)4.3閥體與閥蓋連接形式的確定4.4閥桿設(shè)計(jì)4.5閘板設(shè)計(jì)4.6閥蓋設(shè)計(jì)4.7支架設(shè)計(jì)4.8填料壓蓋設(shè)計(jì)4.9鎖緊螺栓設(shè)計(jì)4.10手輪設(shè)計(jì)4.11閥門的流量系數(shù)四、明桿單閘板閘板閘閥零件設(shè)計(jì)74.1承壓件設(shè)計(jì)

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(shí)候才是安全的。承壓件因受力使其變形量達(dá)到最大比例變形量的一半時(shí)的變形狀態(tài)叫亞比例狀態(tài)。閥門在工作中受到介質(zhì)壓力作用的同時(shí)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4.1承壓件設(shè)計(jì)閘閥承壓件一般為鑄造。承壓8設(shè)計(jì)給定：介質(zhì)的工作溫度室溫，取介質(zhì)公稱壓力（Mpa）：計(jì)算厚度(mm)：計(jì)算壓力（Mpa）：計(jì)算內(nèi)徑(mm)：查表得：計(jì)算得：所以承壓件最小壁厚為10mm。設(shè)計(jì)給定：介質(zhì)的工作溫度室溫，取94.2密封副設(shè)計(jì)

密封副的密封性能是閥門是否能夠正常工作的重要標(biāo)準(zhǔn)。

為了能夠使密封性能提高，閘閥使用時(shí)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(shè)計(jì)都是對(duì)稱的。因而，由于閥桿的作用力，在進(jìn)口與出口密封上應(yīng)形成相同的密封比壓。但由于介質(zhì)力的作用，使進(jìn)口端密封副間的比壓減少而出口端比壓增大，因而對(duì)于單面強(qiáng)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(jìn)口端是不能保證密封的。設(shè)計(jì)得：密封面材料：黃銅（）

楔半角4.2密封副設(shè)計(jì)密封副的密封性能是閥門是否能夠正常104.3閥體與閥蓋連接形式確定

閥蓋主要是為閥體提供一個(gè)罩子，用于連接閥體，保護(hù)閥桿密封副，所以閥蓋和閥體可以是一個(gè)整體，也可以分離。它必須經(jīng)受住工作介質(zhì)的壓力和溫度。也可以進(jìn)行法蘭連接。法蘭連接4.3閥體與閥蓋連接形式確定閥蓋主要是為閥114.4閥桿設(shè)計(jì)

明桿閘閥閥桿是一根長形圓柱機(jī)械零件，作用是將手輪的旋轉(zhuǎn)扭力轉(zhuǎn)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(dòng)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4.4閥桿設(shè)計(jì)明桿閘閥閥桿是一根長形圓柱機(jī)械12設(shè)計(jì)給定：閥桿直徑

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

設(shè)計(jì)給定：閥桿直徑13軸向應(yīng)力：查表得材料的許用拉壓應(yīng)力為：、因?yàn)椋?、所以設(shè)計(jì)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(yīng)力計(jì)算：材料：，設(shè)計(jì)合格軸向應(yīng)力：144.5閘板設(shè)計(jì)

閘閥閘板種類規(guī)格有許多種，根據(jù)閘板形狀分為楔式閘閥、平行式閘閥。楔式閘閥的兩個(gè)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(zhì)的沖刷力、腐蝕等物理化學(xué)性質(zhì)，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(jì)算：

圓弧過渡處半徑密封面平均半徑（mm）：4.5閘板設(shè)計(jì)閘閥閘板種類規(guī)格有許多種，根15已知：所以計(jì)算得：?。核蚤l板最小寬度為15mm。已知：164.6閥蓋設(shè)計(jì)

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(zhì)通道形成垂直，才能方便閥門對(duì)介質(zhì)的全開與全關(guān)動(dòng)作。閥蓋上有螺紋孔，作用是進(jìn)行密封或強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)時(shí)排放空氣，保證內(nèi)外氣壓平衡。

對(duì)閘閥一般采用帶開口的蝶型閥蓋。閥蓋4.6閥蓋設(shè)計(jì)閥蓋與閥座之間法蘭連接。閥17閥蓋材料：ZG230-450閥蓋壁厚：內(nèi)半球半徑：過渡半徑：許用彎曲應(yīng)力：計(jì)算：所以?。洪y蓋最小壁厚10mm。閥蓋材料：ZG230-450184.7支架設(shè)計(jì)

閥門支架作為支撐機(jī)構(gòu)，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(fù)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(xiàn)斷裂、歪斜等現(xiàn)象，會(huì)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(qiáng)筋截面高（mm）：

加強(qiáng)筋截面長（mm）：

加強(qiáng)筋截面寬（mm）：4.7支架設(shè)計(jì)閥門支架作為支撐機(jī)構(gòu)，在閥門中十分重19加強(qiáng)筋截面厚（mm）：加強(qiáng)筋總高（mm）：支架上端外徑（mm）：支架上端內(nèi)徑（mm）：支架上端高度（mm）：計(jì)算彎曲應(yīng)力、拉應(yīng)力：故得：設(shè)計(jì)合格

加強(qiáng)筋截面厚（mm）：204.8填料壓蓋設(shè)計(jì)填料壓蓋填料壓蓋材料選用：20鋼根據(jù)明桿閘閥閥桿直徑選取填料壓蓋標(biāo)準(zhǔn)：4.8填料壓蓋設(shè)計(jì)填料壓蓋填料壓蓋材料選用：20鋼214.9鎖緊螺栓公稱壓力

、

公稱通徑的鑄鋼閘閥的閥桿螺母的結(jié)構(gòu)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：4.9鎖緊螺栓公稱壓力224.10手輪設(shè)計(jì)手輪設(shè)計(jì)

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

手輪直徑的確定：

確定首輪型號(hào)：4.10手輪設(shè)計(jì)手輪設(shè)計(jì)手輪作為閘閥啟閉件動(dòng)力來源，其234.11閥門流量系數(shù)

流量系數(shù)（

）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(shù)的確定是通過閥門介質(zhì)壓力、介質(zhì)固定時(shí)間內(nèi)所通過的介質(zhì)流量來確定的，越小說明閥門流體通過時(shí)失去的壓力越大，閥門流通量越小。標(biāo)準(zhǔn)閥門流量系數(shù)的確定可以直接根據(jù)公稱尺寸、公稱壓力查表確定。得：4.11閥門流量系數(shù)流量系數(shù)（）是確24結(jié)論

閥門是我國工業(yè)生產(chǎn)的重要機(jī)械設(shè)備，閥門的設(shè)計(jì)技術(shù)直接影響著我國的大部分經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，一個(gè)好的閥門甚至能夠改變?nèi)祟惖纳?，?shí)現(xiàn)一些人工不可能完成的工作，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率。閥門設(shè)