球閥設(shè)計(jì)計(jì)算書

球閥設(shè)計(jì)計(jì)算書產(chǎn)品名稱固定球閥10STQ3R59CG設(shè)計(jì)計(jì)算書目錄閥體壁厚驗(yàn)算1閥蓋壁厚驗(yàn)算2密封面上的計(jì)算比壓3133倍中腔泄壓能力的計(jì)算4閥桿啟閉扭矩的計(jì)算5閥桿強(qiáng)度驗(yàn)算7閥桿扭轉(zhuǎn)變形的計(jì)算8閥桿鍵連接強(qiáng)度驗(yàn)算9中法蘭螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算10流量系數(shù)計(jì)算11吊耳的強(qiáng)度計(jì)算12參考資料API6D管道閥門ASMEB1634閥門法蘭螺紋和焊端連接的閥門ASME鍋爐與壓力容器規(guī)范第Ⅱ卷ASME鍋爐與壓力容器規(guī)范第Ⅷ卷API600鋼制閘閥法蘭和對(duì)焊連接端螺栓連接閥蓋說明以公稱壓力作為計(jì)算壓力對(duì)殼體壁厚的選取在滿足計(jì)算壁厚的前提下按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)取殼體最小壁厚且圓整整數(shù)已具裕度涉及的材料許用應(yīng)力值按-29～38℃時(shí)選取適用介質(zhì)為水油氣等介質(zhì)不考慮地震載荷風(fēng)載荷等自然因數(shù)瞬間壓力不得超過使用溫度下允許壓力11倍管路中應(yīng)安裝安全裝置以防止壓力超過使用下的允許壓力型號(hào) 10STQ3R59CG 簡圖 零件名稱 閥體 材料牌號(hào) ASTMA105 計(jì)算內(nèi)容 壁厚驗(yàn)算 根據(jù) ASME1634 序號(hào) 計(jì)算數(shù)據(jù)名稱 符號(hào) 公式 數(shù)值 單位 1 殼體計(jì)算壁厚 t1 15Pcd2S-12Pc 1238 mm 2 計(jì)算壓力 Pc 設(shè)計(jì)給定 300 psi 3 計(jì)算內(nèi)徑 d dd0 254 mm 4 基本應(yīng)力系數(shù) S 設(shè)計(jì)給定 7000 psi 5 附加厚度 C 設(shè)計(jì)給定 40 mm 6 閥體標(biāo)準(zhǔn)厚度 tm ASTMB1634 84 mm 7 閥座外徑 DH 設(shè)計(jì)給定 270 mm 8 理論內(nèi)徑 d Dn15 180 mm 9 公稱內(nèi)徑 d0 設(shè)計(jì)給定 254 mm 10 閥體實(shí)際壁厚 t 設(shè)計(jì)給定 25 mm ASTMA216WCB材料許用應(yīng)力取值 1 常溫下抗拉強(qiáng)度35 Re2035 200000 psi 2 常溫下抗拉強(qiáng)度 查ASME-Ⅱ-D 70000 psi 3 常溫下屈服強(qiáng)度15 Rm2015 240000 psi 4 常溫下屈服強(qiáng)度 查ASME-Ⅱ-D 36000 psi Re2035＞7000Rm2015＞7000取基本應(yīng)力系數(shù)7000滿足要求 結(jié)論t＞t1t＞tm合格 -1-型號(hào) 10STQ3R59CG 簡圖 零件名稱 閥蓋 材料牌號(hào) ASTMA105 計(jì)算內(nèi)容 壁厚驗(yàn)算 根據(jù) ASME1634 序號(hào) 計(jì)算數(shù)據(jù)名稱 符號(hào) 公式 數(shù)值 單位 1 殼體計(jì)算壁厚 t1 15Pcd2S-12Pc 1269 mm 2 計(jì)算壓力 Pc 設(shè)計(jì)給定 300 psi 3 計(jì)算內(nèi)徑 d dd0 26333 mm 4 基本應(yīng)力系數(shù) S 設(shè)計(jì)給定 7000 psi 5 附加厚度 C 設(shè)計(jì)給定 40 mm 6 閥體標(biāo)準(zhǔn)厚度 tm ASTMB1634 112 mm 7 筒體實(shí)際內(nèi)徑 Dn 設(shè)計(jì)給定 395 mm 8 理論內(nèi)徑 d Dn15 26333 mm 9 公稱內(nèi)徑 d0 設(shè)計(jì)給定 254 mm 10 閥體實(shí)際壁厚 t 設(shè)計(jì)給定 33 mm ASTMA216WCB材料許用應(yīng)力取值 1 常溫下抗拉強(qiáng)度35 Re2035 200000 psi 2 常溫下抗拉強(qiáng)度 查ASME-Ⅱ-D 70000 psi 3 常溫下屈服強(qiáng)度15 Rm2015 240000 psi 4 常溫下屈服強(qiáng)度 查ASME-Ⅱ-D 36000 psi Re2035＞7000Rm2015＞7000取基本應(yīng)力系數(shù)7000滿足要求 結(jié)論t＞t1t＞tm合格 -2-型號(hào) 10STQ3R59CG 簡圖 零件名稱 閥座 材料牌號(hào) A105F4 計(jì)算內(nèi)容 密封面計(jì)算比壓 根據(jù) 《閥門設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)》 序號(hào) 計(jì)算數(shù)據(jù)名稱 符號(hào) 公式 數(shù)值 單位 1 密封面計(jì)算比壓 q 416 MPa 2 計(jì)算密封活塞外徑 設(shè)計(jì)給定 270 mm 3 閥座密封面內(nèi)徑 設(shè)計(jì)給定 2712 mm 4 閥座密封面外徑 設(shè)計(jì)給定 2762 mm 5 球體的半徑 R 設(shè)計(jì)給定 1935 mm 6 密封面帶軸向?qū)挾?h 25 mm 7 球體與密封圈接觸點(diǎn)與通道軸法向夾角 0707 8 密封圈外徑到軸心的距離 設(shè)計(jì)給定 2052 mm 9 密封圈內(nèi)徑到軸心的距離 設(shè)計(jì)給定 2077 mm 10 設(shè)計(jì)壓力 P 設(shè)計(jì)給定取公稱壓力 51 MPa 14 密封面許用比壓 [q] 聚四氟乙烯取150Mpa尼龍取300MPa 150 MPa 結(jié)論 q≤[q]合格 -3-型號(hào) 10STQ3R59CG 簡圖 零件名稱 閥座彈簧 材料牌號(hào) INCONELX750 計(jì)算內(nèi)容 133倍中腔泄壓能力計(jì)算 根據(jù) 中腔壓力大于進(jìn)口壓力133倍要求閥座泄壓 序號(hào) 計(jì)算數(shù)據(jù)名稱 符號(hào) 公式 數(shù)值 單位 1 關(guān)閉時(shí)中腔泄壓的壓差 ΔP 033P 169 MPa 2 計(jì)算壓力 P 511 MPa 3 密封面平均直徑 DM DMWDMN2 2757 mm 4 閥座密封面內(nèi)徑 DMN 設(shè)計(jì)給定 2712 mm 5 閥座密封面外徑 DMW 設(shè)計(jì)給定 2762 mm 6 需要施加的彈簧力 QN 07854D2JH–D2MΔP 3629 N 7 單個(gè)彈簧施加的力 Qn QMFN 1296 N 8 彈簧的個(gè)數(shù) N 設(shè)計(jì)給定 28 9 單個(gè)彈簧載荷 Qn 彈簧設(shè)計(jì)工作范圍124～207N取平均值 165 N 結(jié)論QnQn合格 -4-型號(hào) 10STQ3R59CG 簡圖 零件名稱 閥桿 材料牌號(hào) ASTMA276410 計(jì)算內(nèi)容 閥桿總摩擦扭矩計(jì)算 根據(jù) 《實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)》 序號(hào) 計(jì)算數(shù)據(jù)名稱 符號(hào) 公式 數(shù)值 單位 1 總摩擦扭矩 1201516 Nmm 2 固定球球閥的球體與閥座密封面間的摩擦力矩 146193 Nmm 3 閥座對(duì)球體的預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力矩 70288 Nmm 4 閥座密封圈與球體接觸面外徑 設(shè)計(jì)給定 2762 ㎜ 5 閥座密封圈與球體接觸面內(nèi)徑 設(shè)計(jì)給定 2712 ㎜ 6 球體與密封圈接觸點(diǎn)與通道軸法向夾角 設(shè)計(jì)選定 45 ° 7 閥體最小預(yù)緊比壓 01P但不小于2Mpa對(duì)聚四氟乙烯或卡普隆密封圈大于等于1Mpa 20 MPa 8 球體與密封面間摩擦因數(shù) 對(duì)聚四氟乙烯密封面為005～015對(duì)卡普隆密封面為01～015 01 9 球體半徑 R 設(shè)計(jì)給定 1935 ㎜ 10 由介質(zhì)工作壓力產(chǎn)生的摩擦力矩 75905 Nmm 11 活動(dòng)套筒閥座外徑 設(shè)計(jì)給定 27865 ㎜ 12 設(shè)計(jì)壓力 設(shè)計(jì)給定取公稱壓力PN 50 MPa 13 填料與閥桿的摩擦力矩 82361 Nmm 14 O形圈與閥桿摩擦力矩 34902 Nmm 15 閥桿直徑 設(shè)計(jì)給定 65 ㎜ 16 閥桿處O形圈的數(shù)量 Z 設(shè)計(jì)給定 2 17 石墨墊片與閥桿摩擦力矩 QT2d12 47458 Nmm -5-型號(hào) 10STQ3R59CG 簡圖 零件名稱 閥桿 材料牌號(hào) ASTMA276410 計(jì)算內(nèi)容 閥桿總摩擦扭矩計(jì)算 根據(jù) 《實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)》 序號(hào) 計(jì)算數(shù)據(jù)名稱 符號(hào) 公式 數(shù)值 單位 18 石墨墊片與閥桿摩擦力 QT2 Ψd1btP 14614 N 19 石墨墊片的厚度 bt 設(shè)計(jì)給定 3 mm 20 系數(shù) Ψ 設(shè)計(jì)給定 15 21 O形圈與閥桿間摩擦因數(shù) 取08 08 22 O形圈的直徑 設(shè)計(jì)給定 65 ㎜ 23 軸承產(chǎn)生的摩擦力矩 972961 Nmm 24 軸承摩擦因數(shù) 用聚四氟乙烯制的滑動(dòng)軸承為005～01滾動(dòng)軸承為0002 01 25 軸頸 設(shè)計(jì)給定 75 ㎜ 26 計(jì)算扭矩 12012 Nm 27 實(shí)際選用扭矩 4500 Nm 28 軸承摩擦因數(shù) 用聚四氟乙烯制的滑動(dòng)軸承為005～01滾動(dòng)軸承為0002 01 29 軸頸 設(shè)計(jì)給定 75 ㎜ 30 計(jì)算扭矩 MF 12012 Nm 31 實(shí)際選用齒輪箱扭矩 MB 4500 Nm 結(jié)論MB＞MF合格 -6-型號(hào) 10STQ3R59CG 簡圖 零件名稱 閥桿 材料牌號(hào) ASTMA294140 計(jì)算內(nèi)容 閥桿強(qiáng)度驗(yàn)算 根據(jù) 《實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)》 序號(hào) 計(jì)算數(shù)據(jù)名稱 符號(hào) 公式 數(shù)值 單位 1 閥桿端頭扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力 191 Mpa 2 閥桿端頭所受力矩 見閥桿力矩計(jì)算 1201200 N·M 3 Ⅰ-Ⅰ斷面抗轉(zhuǎn)矩端面系數(shù) 62878 ㎜3 4 系數(shù) 查表5-153 038 5 閥桿頭方形端面邊長 a 設(shè)計(jì)給定 549 ㎜ 6 閥桿頭矩形端面厚度 b 設(shè)計(jì)給定 88 ㎜ 7 材料許用扭切應(yīng)力 查表ASMEⅡ材料D篇06 9604 Mpa 8 Ⅱ-Ⅱ斷面處扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力 2574 Mpa 11 閥桿直徑 設(shè)計(jì)給定 648 ㎜ 12 材料的許用剪切應(yīng)力 查表ASMEⅡ材料D篇06 9516 MPa 13 Ⅲ-Ⅲ斷面處的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 276 MPa 14 Ⅲ-Ⅲ斷面處的抗扭系數(shù) 435889 ㎜3 15 閥桿鍵槽的寬度 設(shè)計(jì)給定 18 ㎜ 16 閥桿鍵槽的深度 t 設(shè)計(jì)給定 707 ㎜ 17 Ⅲ-Ⅲ斷面的閥桿直徑 設(shè)計(jì)給定 6195 ㎜ 18 結(jié)論 ≤≤≤合格 -7-型號(hào) 10STQ3R59CG 簡圖 零件名稱 閥桿 材料牌號(hào) ASTMA294140 計(jì)算內(nèi)容 閥桿扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算 根據(jù) 《實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)》 序號(hào) 計(jì)算數(shù)據(jù)名稱 符號(hào) 公式 數(shù)值 單位 1 扭轉(zhuǎn)變形角度計(jì)算 000252 rad 2 轉(zhuǎn)動(dòng)力矩 T 見閥桿力矩計(jì)算 1201200 N·mm 3 軸受轉(zhuǎn)矩長度 L 設(shè)計(jì)給定 240 mm 4 切變模量 G 80000 Mpa 5 軸直徑 d 設(shè)計(jì)給定 618 mm 6 軸截面的極慣性矩 Ip πd432 1431310 mm4 7 將扭轉(zhuǎn)變形角變?yōu)槎? 180314 0144 ° 8 允許最大角位移 設(shè)計(jì)給定 2 ° 結(jié)論 ＜合格 -8-型號(hào) 10STQ3R59CG 簡圖 零件名稱 平鍵 材料牌號(hào) ASTMA291045 計(jì)算內(nèi)容 鍵連接的強(qiáng)度驗(yàn)算 根據(jù) 《實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)》 序號(hào) 數(shù)據(jù)名稱 符號(hào) 公式或索引 數(shù)據(jù) 單位 1 平鍵比壓計(jì)算 134 MPa 2 總轉(zhuǎn)矩 T 見閥桿計(jì)算 1201200 N·mm 3 鍵數(shù) n 設(shè)計(jì)給定 1 4 鍵的工作長度 L 設(shè)計(jì)給定 63 MPa 5 鍵與輪廓的接觸高度 K 設(shè)計(jì)給定h2 46 ㎜ 6 鍵的高度 h 設(shè)計(jì)給定 11 ㎜ 7 閥桿的直徑 設(shè)計(jì)給定 618 ㎜ 8 許用比壓 查表 200 MPa 9 平鍵剪應(yīng)力計(jì)算 342 MPa 10 鍵的寬度 b 設(shè)計(jì)給定 18 ㎜ 11 許用剪應(yīng)力 查表6-37球閥設(shè)計(jì)與選用 120 MPa 18 結(jié)論 ≤≤合格 -9-型號(hào) 10STQ3R59CG 簡圖 零件名稱 中法蘭螺栓 材料牌號(hào) ASTMA193B7 計(jì)算內(nèi)容 中法蘭螺栓連接的強(qiáng)度驗(yàn)算 根據(jù) ASMEB1634 序號(hào) 計(jì)算數(shù)據(jù)名稱 符號(hào) 公式 數(shù)值 單位 1 ASMEB1634計(jì)算公式 6645 2 螺栓抗拉應(yīng)力總有效面積 51888 ㎜2 3 螺栓數(shù)量 Z 設(shè)計(jì)給定 16 4 單個(gè)螺栓的截面積 設(shè)計(jì)給定 3243 ㎜2 5 螺栓直徑 設(shè)計(jì)給定 24 ㎜ 6 O型圈的有效外周邊面積 1301007 ㎜2 7 O型圈的直徑 設(shè)計(jì)給定 407 ㎜ 8 壓力額定植 設(shè)計(jì)給定 300 9 系數(shù) 給定 035 10 螺栓在38℃時(shí)的許用應(yīng)力 查表ASMEⅡ材料D篇P384對(duì)大于138MPa的許用應(yīng)力取138MPa 138 Psi 11 ≤652Sa≤9000 7522 結(jié)論 ≤652Sa≤90007522≤9000合格 -10-型號(hào) 10STQ3R59CG 簡圖 零件名稱 固定球閥 材料牌號(hào) - 計(jì)算內(nèi)容 流量系數(shù)Cv 根據(jù) 《閥門設(shè)計(jì)與計(jì)算》 序號(hào) 計(jì)算數(shù)據(jù)名稱 符號(hào) 公式 數(shù)值 單位 1 流量系數(shù) CV 1167Kv 10503 2 流量系數(shù) KV Q[ρΔP]05根據(jù)Kv定義 9054 3 體積流量 Q AV 36216 m3h 4 管道橫截面 A πDN24 00503 m2 5 公稱通徑 DN 設(shè)計(jì)給定 0253 m 6 介質(zhì)每小時(shí)的流速 V 3600u 7200 mh 7 介質(zhì)密度 ρ Kv定義給定 1 gcm3 8 壓力損失 ΔP 098ΔPA轉(zhuǎn)換成bar 000