球阀设计计算EXCEL

1、通用阀门阀体中法兰强度计算与校核通用阀门阀体中法兰强度计算与校核2022/1/232022/1/23需需要要输输入入的的基基本本尺尺寸寸( (金金属属缠缠绕绕垫垫片片) )(单单位位：mm)需需要要输输入入的的基基本本参参数数( (金金属属缠缠绕绕垫垫片片)()(单单位位：Kgf/mm2)Kgf/mm2)12573512430.9063406031.846.573.51.3892428.5824.741216.517.9317.615.819.6513.10.830.3151.462264 0.706861口垫片垫片n直径小径口设计压力 垫片系数 垫片比压螺栓螺栓1.5SfSfFV径AC外径D

2、BTg0g1h宽N 中法兰螺栓(美制)径Pmy许用Sa许用Sb 阀体WCB 查表求参数g1/g0h/h0阀阀体体中中法法兰兰强强度度计计算算结结果果统统计计( (金金属属缠缠绕绕垫垫片片)()(单单位位：Kgf/mm2)Kgf/mm2)1216802.84 189013.2 41.24157795188157076.8 157076.8 144894.1 90792.03 12182.76 54102.0462.7541.2415 63.620755697200 502435.5 34420129641647口径Wm2WhGM0Wm1WHHDHGHThDhGhTMDMGMTM0紧固状态螺栓载荷

3、、中法兰力矩操作状态所需螺栓载荷、中法兰力矩阀阀体体中中法法兰兰强强度度计计算算结结果果统统计计( (金金属属缠缠绕绕垫垫片片)()(单单位位：Kgf/mm2)Kgf/mm2)1210.90735合格12.19095合格5.233233合格11.54915合格8.8185合格9.856275合格4.231024合格9.337386合格9941.571 11537.216.1%合格轴向径向周向合成轴向径向周向合成实际需实际提螺栓截口径应力校核应力校核应力校核应力校核应力校核应力校核应力校核应力校核要Am供Ab面积余量校核操作状态中法兰应力校核紧固状态中法兰应力校核中法兰螺栓截面积校核New-60

4、0Lb阀体中法兰强度计算过程(Kgf/mm2)12131.846.5340386.551239.51.3890.6945 0.6945 430.91 429.5176.517.930168031680317.6954.71144894 12182.8015707715.89941.6 9941.62428.5824.74480.7211537设计阀体阀体颈中腔中腔计螺栓中垫片垫片基 垫片有垫片垫片作垫片垫片阀杆轴向力阀杆垫片压螺栓载螺栓螺栓截介质静 垫片压紧 阀杆螺栓载螺栓螺栓截螺栓螺栓螺纹有效螺栓截口径压力壁厚部壁厚直径算直径心圆直宽度本宽度 效宽度外径用力直系数比压轴向力系数轴向力紧力荷W

5、m2许用Sa面积Am2压力H载荷Hp轴向力 荷Wm1 许用Sb面积Am1数量n直径d小径面积面积AbPg0g1BB1径 CRNb0bD2径 GmyQfzX预紧状态载荷操作状态载荷Am螺栓实际截面积129941.6 1153716.1%4.19851.38962.7541.242 63.621 9079254102121831890138E+066E+065024353E+061E+071E+071.6853 2.08683.8944.27911.6314573.5103.98 1.4623 0.7069螺栓截垫片垫片实预紧设计 预紧力力矩力矩力矩 总力矩中法兰口径面积Nmin际宽度力臂力臂力臂

6、(=Hp)载荷W矩MoMDMGMTM0设计扭KZYUTAmAb余量 垫片宽度校核hDhGhTHDHTHG预紧力矩操作力矩矩Mo计算参数hh0g1/g0h/h0120.830.31511E+060.008601.0577 10.907 12.191 5.23328.0703 11.549111.549 8.8185 9.85634.2316.5248 9.33749.33741中法兰纵向应 径向应 切向应合成纵向应 径向应 切向应合成口径FVfde厚度L力SH力SR力STS1S2S力SH力SR力STS1S2S查表求参数t使用状态法兰应力计算紧固状态法兰应力计算New-600Lb阀阀体体中中法法兰

7、兰强强度度计计算算过过程程(金金属属密密封封圈圈) )(单单位位：mm)101.0428.64129033144134.52.7781.3891.389334.96 332.1846.517.9300259902599017.61476.790087 19587.9010967517.66231.5 6231.52822.2318.816278.067785.8设计阀体阀体颈中腔中腔计螺栓中垫片垫片基 垫片有垫片垫片作垫片垫片阀杆轴向力阀杆垫片压螺栓载许用螺栓截介质静 垫片压紧 阀杆螺栓载许用螺栓截螺栓螺栓螺纹有效螺栓截口径压力壁厚部壁厚直径算直径心圆直宽度本宽度 效宽度外径用力直系数比压轴向

8、力系数轴向力紧力荷Wm2L面积Am2压力H载荷Hp轴向力 荷Wm1L面积Am1数量n直径d小径面积面积AbPg0g1BB1径 CRNb0bD2径 GmyQfzX 预紧状态载荷 操作状态载荷Am 螺栓实际截面积106231.5 7785.824.9%3.66352.7785554.408 64.954 6865921427195881233527E+064E+061E+061E+066E+067E+061.6966 2.06483.8469 4.22741.626756291.071 1.4336 0.6808螺栓截垫片垫片实预紧设计 预紧力力矩力矩力矩 总力矩中法兰口径面积Nmin际宽度力臂力

9、臂力臂(=Hp)载荷W矩MoMDMGMTMP设计扭KZYUTAmAb余量 垫片宽度校核hDhGhTHDHTHG 预紧力矩 操作力矩矩Mo 计算参数hh01/0h/h0100.8370.3219840940.0092571.1249 9.9592 9.9791 4.84717.4032 9.969159.9691 10.722 10.744 5.21847.9703 10.73310.7331中法兰轴向应 径向应 周向应合成轴向应 径向应 周向应合成口径FVfke厚度力SH力SR力SHS1S2S力SH力SR力SHS1S2S 查表求参数T 使用状态法兰应力计算 紧固状态法兰应力计算New-600L

10、b阀阀体体中中法法兰兰强强度度计计算算需需要要输输入入的的基基本本尺尺寸寸( (金金属属缠缠绕绕垫垫片片) )(单单位位：mm)New-600Lb阀阀体体中中法法兰兰强强度度计计算算需需要要输输入入的的参参数数( (金金属属缠缠绕绕垫垫片片)()(单单位位：Kgf/mm2)Kgf/mm2)12573512430.9063406031.846.573.51.3892428.5824.741216.517.9317.615.819.6513.10.830.3151.462264 0.706861口垫片n公制小径口设计压力 垫片系数 垫片比压螺栓螺栓1.5SfSfFV径ACDBtg0g1hN 中法兰

11、螺栓径Pmy许用Sa许用Sb 阀体WCB 查表求参数g1/g0h/h0New-600Lb阀阀体体中中法法兰兰强强度度计计算算结结果果统统计计( (金金属属缠缠绕绕垫垫片片)()(单单位位：Kgf/mm2)Kgf/mm2)1216802.84 189013.241.24157795188157076.8 157076.8 144894.1 90792.03 12182.76 54102.0462.7541.241563.620755697200502435.534420129641647螺栓载设计力臂预紧力螺栓载设计载力臂力臂力臂力矩力矩力矩总力矩口径荷Wm2载荷WhG矩M0荷Wm1荷WHHDH

12、GHThDhGhTMDMGMTM0 预紧状态螺栓载荷、中法兰力矩 操作状态所需螺栓载荷、中法兰力矩New-600Lb阀阀体体中中法法兰兰强强度度计计算算结结果果统统计计( (金金属属缠缠绕绕垫垫片片)()(单单位位：Kgf/mm2)Kgf/mm2)1210.90735合格12.19095合格5.233233合格11.54915合格8.8185合格9.856275合格4.231024合格9.337386合格9941.57111537.216.1%合格纵向校核径向校核切向校核合成校核纵向校核径向校核切向校核合成校核实际需实际提螺栓截校核口径应力应力应力应力应力应力应力应力要Am供Ab面积余量 操作

13、状态中法兰应力校核 紧固状态中法兰应力校核 中法兰螺栓截面积校核New-600Lb阀阀体体中中法法兰兰强强度度计计算算需需要要输输入入的的基基本本尺尺寸寸(金金属属密密封封圈圈) )(单单位位：mm)New-600Lb阀阀体体中中法法兰兰强强度度计计算算需需要要输输入入的的参参数数(金金属属密密封封圈圈)()(单单位位：Kgf/mm2)Kgf/mm2)10492441334.9622905728.641622.7782822.2318.816101.046.517.9317.619.6513.10.8370.321.433566 0.680785口钢圈n公制小径口设计压力 垫片系数 垫片比压螺

14、栓HFV径ACP+WBtg0g1hN/4 中法兰螺栓径Pmy L 阀体WCB 查表求参数g1/g0h/h0New-600Lb阀阀体体中中法法兰兰强强度度计计算算结结果果统统计计(金金属属密密封封圈圈)()(单单位位：Kgf/mm2)Kgf/mm2)1025990.35 123352.354.4086711354109674.5 109674.5 90086.65 68659.24 19587.87 21427.415554.40864.9543776258106573713917966233791螺栓载设计力臂预紧力螺栓载设计载力臂力臂力臂力矩力矩力矩总力矩口径荷Wm2载荷WhG矩Mo荷Wm1

15、荷WHHDHGHThDhGhTMDMGMTMo 紧固状态螺栓载荷 操作状态所需螺栓截面积、力、力臂及中法兰力矩New-600Lb阀阀体体中中法法兰兰强强度度计计算算结结果果统统计计(金金属属密密封封圈圈)()(单单位位：Kgf/mm2)Kgf/mm2)109.959243合格9.979052合格4.847117合格9.969148合格10.7222合格10.74354合格5.218449合格10.73287合格6231.507 7785.80524.9%合格轴向径向周向合成轴向径向周向合成实际需实际提螺栓截口径应力校核应力校核应力校核应力校核应力校核应力校核应力校核应力校核要Am供Ab面积余量

16、校核 操作状态中法兰应力校核 紧固状态中法兰应力校核 中法兰螺栓截面积校核常州市精良阀门有限公司4Q47N-900LBC 中法兰计算书编号：序号项 目符 号计算公式数 值按照ASME -Div2标准计算一VALVEVALVE 设设计计输输入入1DNQ3002PNP13设计温度tb1504阀体材质A105设计温度下的设计许用应力Sf13.11.5*Sf19.65弹性模量E70005密封座材质PTFE6紧固件A193-B7/A194-2H常温下螺栓许用应力Sa17.6设计温度下螺栓许用应力Sb17.67缠绕垫片316L+柔性石墨垫片系数m6.5垫片比压y17.93二输输入入参参数数1法兰外径A57

17、32法兰内径B3403螺栓中心圆直径C5124垫片外径D430.9065法兰厚度t606法兰颈部小端厚度g031.87法兰背部颈部厚度g146.58法兰颈高度h73.59垫片宽度N1.38910中法兰螺栓螺栓数量n-24螺栓直径28.58螺栓小径24.74三计计算算过过程程1中腔计算直径B1If(B=1,B+g0,B+g1),B)386.52螺栓中心圆到法兰颈部背面距离R(C-B)/2-g139.53垫片作用力直径GIf(b0=6.4,D-N,D-2b)429.5174垫片有效密封宽度bIf(b0=6.4,b0,2.53*Sqrt(b0)0.69455垫片基本密封宽度b0N/20.69456阀

18、杆轴向力QFZ07轴向力系数X08螺栓实际截面积Ab/4*n*211537.202459力臂hDR+0.5g162.7510力臂hG0.5*(C-G)41.241511力臂hT0.5*(R+g1+hG)63.6207512作用力HD/4*B2*P90792.0276913作用力HG2GbmP12182.7640414作用力HTH-HD54102.0372615预预紧紧状状态态垫片压紧力Wm2Gby16802.84302预紧垫片状态所需的最小螺栓载荷Wm2Wm2+QFZ16802.84302垫片预紧状态下所需的螺栓截面积Am2Wm2/Sa954.7069896预紧设计载荷W2(Ab+Am)*Sa

19、/2180065.7961总力矩M02W*Hg7426183.529纵向应力SH2f*M02/(L*g12*B1)8.504999939径向应力SR2(1.33*t*e+1)*M02/(L*t2*B)9.48957076切向应力ST2Y*M02/(t2*B)-Z*SR23.822330695合成应力S12(SH2+ST2)/26.163665317合成应力S22(SR2+SH2)/28.99728535合成应力SMAX2Max(S12,S22)8.9972853516操操作作状状态态介质静压力H/4*G2*P144894.0649垫片压紧载荷Hp2GbmP12182.76404操作垫片状态所需

20、的最小螺栓载荷Wm1H+Hp+QFZ157076.829垫片操作状态下所需的螺栓截面积Am1Wm1/Sb8924.819829W1Wm1157076.829力矩MDhD*HD5697199.737力矩MGhG*HG502435.4631力矩MThT*HT3442012.187总力矩M01MD+MG+MT9641647.388M0MAXMax(M01,M02)9641647.388纵向应力SH1f*M01/(L*g12*B1)11.04230863径向应力SR1(1.33*t*e+1)*M01/(L*t2*B)12.32060786切向应力ST1Y*M01/(t2*B)-Z*SR14.96265

21、2029合成应力S11(SH1+ST1)/28.002480327合成应力S21(SR1+SH1)/211.68145824合成应力SMAX1Max(S11,S21)11.6814582417计计算算系系数数KA/B1.685294118Z(K2+1)/(K2-1)2.086828782Y(0.66845+5.7169*K2*LOG(K)/(K2-1)/(K-1)3.893997307U(K2*(1+8.55246*LOG(K)-1)/(1.36136*(K2-1)*(K-1)4.279108234T(K2*(1+8.55246*LOG(K)-1)/(1.0472+1.9448*K2)*(K-

22、1)1.631448607F0.826339447V0.290767594f1dU*g02*h0/V1547442.524eF/h00.007947041L(t*e+1)/T+t3/d1.044806725g1/g0g1/g01.462264151h/h0h/h00.706861488h0Sqrt(g0*B)103.9807675四校校核核过过程程1螺螺栓栓强强度度校校核核所需的螺栓总横截面积AmMax(Am1,Am2)8924.819829实际选用螺栓总横截面积AbAb11537.20245螺栓截面积余量(Ab-Am)/Am*10029.270984462预预紧紧状状态态校校核核纵向应力SH

23、If(SH21.5Sf,合格,不合格)合格径向应力SRIf(SR2Sf,合格,不合格)合格切向应力STIf(ST2Sf,合格,不合格)合格合成应力SMAXIf(SMAX2Sf,合格,不合格)合格3操操作作状状态态校校核核纵向应力SHIf(SH11.5Sf,合格,不合格)合格径向应力SRIf(SR1Sf,合格,不合格)合格切向应力STIf(ST1Sf,合格,不合格)合格合成应力SMAXIf(SMAX1Sf,合格,不合格)合格4垫垫片片宽宽度度校校核核垫片实际宽度NN1.389垫片最小宽度NminAb*Sa/(2Gy)4.1963592985法法兰兰刚刚度度校校核核刚度系数KI0.3刚度指数J合格

24、编制: 校对: 审核: 年 月 日JS2-4-9单 位mmMPaMPaMPaMPaMPaMPaMPammmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmNmm2mmmmmmN按照ASME -Div2标准计算VALVEVALVE 设设计计输输入入输输入入参参数数计计算算过过程程NNNNmm2NNmmMPaMPaMPaMPaMPaMPaNNNmm2NNmmNmmNmmNmmNmmMPaMPaMPaMPaMPaMPa校校核核过过程程mm2mm2%mmmm编制: 校对: 审核: 年 月 日当g1g0时当g1=g0时F=0.826339447F=0.90892V=0.290767594V =

25、0.550103f=0.282267239f=1g1=46.5g0=31.8h=73.5h0=103.9807675A=0.462264151C=10.90485542C1=0.371855346C2=0.142435984C3=0.006045972C4=0.254841268C5=-0.273315647C6=0.101594828C7=1.796595143C8=0.212936032C9=0.197471192C10=-0.202630948C11=0.100112733C12=0.052140868C13=0.014530106C14=-0.014934906C15=0.008186

26、846C16=0.017216598C17=0.661460151C18=-0.71194334C19=0.258777344C20=0.064993497C21=-0.062363992C22=0.039060699C23=-0.063453503C24=0.050805151C25=-0.032510866C26=-1.284961099C27=-1.863083883C28=-0.635568798C29=-1.651125027C30=-2.12163143C31=2.096770873C32=1.049030146C33=-2.374854237C34=-1.481065512C35

27、=1.510481367C36=0.412749264C37=0.867681553E1=-0.214389822E2=-0.001645726E3=-0.003594314E4=0.643071385E5=-0.124290592E6=-0.334950313常州市精良阀门有限公司4Q47N-900LBC 中法兰计算书编号：序号项 目符 号计算公式数 值按照标准计算一VALVEVALVE 设设计计输输入入1DNQ3002PNP113设计温度tb1504阀体材质A105设计温度下的设计许用应力Sf13.11.5*Sf19.65弹性模量E70005密封座材质PTFE许用比压q17.5c1.8K0

28、.96紧固件A193-B7/A194-2H常温下螺栓许用应力Sa17.6设计温度下螺栓许用应力Sb17.67缠绕垫片316L+柔性石墨垫片系数m6.5垫片比压y17.93二输输入入参参数数1通道直接DN3001法兰外径A5732法兰内径B3403螺栓中心圆直径C5124垫片外径D430.9065法兰厚度t606法兰颈部小端厚度g031.87法兰背部颈部厚度g146.58法兰颈高度h73.59垫片宽度N1.38910中法兰螺栓螺栓数量n-24螺栓直径28.58螺栓小径24.74三计计算算过过程程密封圈的宽度bM4.469877551qMF球体半径R214.3669731R设计给定2151中腔计算

29、直径B1If(B=1,B+g0,B+g1),B)386.52螺栓中心圆到法兰颈部背面距离R(C-B)/2-g139.53垫片作用力直径GIf(b0=6.4,D-N,D-2b)429.5174垫片有效密封宽度bIf(b0=6.4,b0,2.53*Sqrt(b0)0.69455垫片基本密封宽度b0N/20.69456阀杆轴向力QFZ07轴向力系数X08螺栓实际截面积Ab/4*n*211537.202459力臂hDR+0.5g162.7510力臂hG0.5*(C-G)41.241511力臂hT0.5*(R+g1+hG)63.6207512作用力HD/4*B2*P998712.304613作用力HG2

30、GbmP134010.404414作用力HTH-HD595122.409815预预紧紧状状态态垫片压紧力Wm2Gby16802.84302预紧垫片状态所需的最小螺栓载荷Wm2Wm2+QFZ16802.84302垫片预紧状态下所需的螺栓截面积Am2Wm2/Sa954.7069896预紧设计载荷W2(Ab+Am)*Sa/2965449.941总力矩M02W*Hg39816603.74纵向应力SH2f*M02/(L*g12*B1)45.60084074径向应力SR2(1.33*t*e+1)*M02/(L*t2*B)50.87976578切向应力ST2Y*M02/(t2*B)-Z*SR220.4940

31、0288合成应力S12(SH2+ST2)/233.04742181合成应力S22(SR2+SH2)/248.24030326合成应力SMAX2Max(S12,S22)48.2403032616操操作作状状态态介质静压力H/4*G2*P1593834.714垫片压紧载荷Hp2GbmP134010.4044操作垫片状态所需的最小螺栓载荷Wm1H+Hp+QFZ1727845.119垫片操作状态下所需的螺栓截面积Am1Wm1/Sb98173.01812W1Wm11727845.119力矩MDhD*HD62669197.11力矩MGhG*HG5526790.094力矩MThT*HT37862134.06总力矩M01MD+MG+MT106058121.3M0MAXMax(M01,M02)106058121.3纵向应力SH1f*M01/(L*g12*B1)121.4653949径向应力SR1(1.33*t*e+1)*M01/(L*t2*B)135.5266864切向应力ST1Y*M01/(t2*B)-Z*SR154.58917231合成应力S11(SH1+ST1)/288.0272836合成应力S21(SR1+SH1)/2128.4960406合成应力SMAX1Max(S11,S21)128.496040617计计