闸阀设计计算说明书

1、闸阀设计计算说明书(Z40H-64C-DN200)编制:刘斌文审核:王学敏上海上冶阀门制造有限公司目录1、 壳体最小壁厚验算12、 阀杆总轴向力计算13、 中法兰螺栓强度校核34、 中法兰厚度验算45、 阀盖强度校核46、 闸板厚度验算7参考文献设计说明与计算过程结果一、壳体最小壁厚验算1、设计给定SB=19.2mm（参照GB/T12234-2007选取）2、按第四强度理论计算Sb=6戒+C实用阀门设计手册表5-78式中：Sb一考虑腐蚀裕量后阀体壁厚（mm）P设计压力（MPa）,取公称压力PNP=PN=6.4MPaDn阀体中腔最大内径（mm）Dn=240（设计给定）6Lt425c材料的许用拉应

2、力（MPa）查实用阀门设计手册表3-3知6lt=51MPaC一考虑铸造偏差，工艺性和介质腐蚀等因素而附加的裕量（mm）,6.4X240Sb=+C2.3X51-6.4因Sb-C=13.9Sb=13.9+3=16.9mm显然SbSb,故阀体最小壁厚满足要求二、阀杆总轴向力计算1、阀杆直径设计给定dF=38mm（参照GB/T12234-2007）2、阀门关闭或开启时的总轴向力Qfz=Q+Qp+QQfz=Q+Qp+Q式中：QFZ一阀门关闭时阀杆总轴向力（N）Q”FZ一阀门开启时阀杆总轴向力（N）Q,Q”一关闭和开启时阀杆密封力，即阀杆与闸板间的轴向作用力（N）SB=19.2mmSB=16.9mmdF=

3、38mm设计说明与计算过程结果根据楔式闸板半楔角w=5o密封面材料为D507M0关闭时的摩擦系数fM=0.3开启时的摩擦系数fM”=0.4及半自动密封，采用阀门设计手册表4-88简化公式Q=0.77Qmf-0.48QMj-QgQ=0.62Qmf-0.21Qmf+CG其中Qg为闸板组件的重量（N）,Qg=98NQMF为密封而上达到必需比压时的作用力（N）Qmf=刀（d+bm）bmqiF其中d为密封H内径（mm）,d=188（设计给止）bm为密封面范度（mm）,bm=10（设计给止）qMF为密封面上必需的比压（MPa）qMF=22MPa（查阀门设计手册表4-65）Qmf=ji（188+10）X10

4、X22=136778.4NQmj作用在出口密封面上的介质静压力（N）QMj=0.785（d+dm）2P=0.785（188+10）2X6.4=196960.9NQ=0.77X136778.4-0.48义196960.9-98=10680.1NQ”=0.62X136778.4-0.21X196960.9+98=43538.4NQp介质作用于阀杆上的轴向力（N）Qp=JLdF2P4LJ=2X382X6.4=7254.7NQr阀杆与填料间的摩擦力（N）Qt=jidFhrUrP其中hr填料层的总高度（mm）,hr=80mmUt阀杆与填料间的摩擦系数Ut=0.15Qt=jiX38X80X0.15X6.4

5、=9163.8NQ=10680.1NQ=43538.4NQp=7254.7NQt=9163.8N结果设计说明与计算过程Qfz=27098.9NQfz=59956.9NQfz=10680.4+7254.7+9163.8=27098.9NQfz=43538.4+7254.7+9163.8=59956.9N三、中法兰螺栓强度校核1、设计时给定：螺栓数量n=12螺栓名义直径dB=M272、螺栓载荷Wb（N）计算Wb=F+Fp+QFz式中：F一流体静压总轴向力（N）F=PA其中A通道处的截面积（mm2）F=289382.4NA=45216（设计给定）F=6.4X45216=289382.4NFp一操作状

6、态下需要的最小垫片压紧力（NFp=PAm其中Ad垫片接触面积（mm2）,Ad=12010.5（设计给定）m为垫片系数，m=3（查阀门设计手册表4-17）Fp=224013NWb=540494.3NFp=6.4X12010.5X3=224013NWb=289382.4+224013+27098.9=540494.3N3、螺栓拉应力校核6bL=:式中：6bL一螺栓所受拉应力（MPa）Ab一设计时给定的螺栓总截面积（mm2）Ab=兀/4X12X272=6867.2mm26bL=540494.3/6867.2=78.7MPa查实用阀门设计手册表3-9得425c下螺栓许用载荷6l为92MPa,所以6bL

7、6l故螺栓强度符合要求结果设计说明与计算过程四、中法兰厚度验算te=式中：te一计算的法兰厚度（mm）X一螺栓中心到法兰根部的距离（mm）X=25（设计给定）61一材料径向许用弯曲应力（MPa）6i=61MPa（查表3-3）an一垫片压紧力作用中心长轴半径（mm）an=177.5mm（设计给定）bn一垫片压紧力作用中心短轴半径（mm）bn=127.5mm（设计给定）te=1.35540494.32561.177.52127.52=36.9mmte=36.9mmte=45mm设计给定te=45mm故中法兰厚度设计满足要求五、阀盖强度校核阀盖和阀体共同组成“承压壳体”，阀盖所承受的介质压力、温度等

8、技术参数与阀体相同，选用材料也相同，故阀体设计计算中关于壁厚和中法兰的计算值，也适用于阀盖，这里就不重复计算；下面只对阀盖两个力臂进行应力计算（参见设P395）由于I-1,n-n,m-m截面处为危险截面，故对三处截面进行应力校核1、I-I截面的合成应力按下式校核6wi=6wi+6li+6wiN06式中：6wiI-1截面的合成应力（MPa）6wiI-I截面的弯曲应力（MPa）结果其中6wi=Miw(vM1为弯曲力矩（N-mm)设计说明与计算过程QfzLrM尸8其中QFz=max(Qfz,Qfz)=9665.4NL=125mmH=210mm（设计给定）（设计给定）IWX为:n-in截面对X轴惯性矩

9、（mm4）/=30973333mm4阀门设计手册表4-29计算Iny为u-U截面对y轴惯性矩（mm4）Iny=845786.7mm4阀门设计手册表4-29计算_59956.9125Mi、1d12103097333312125845786.7=24357.5N-mmW1y为I-I断面对y轴的截面系数（mm3）W1y=1409.6mm3阀门设计手册表4-29计算Mi=24357.5/1409.6=17.3MPa6lii-1截面的拉应力（MPa6li=a2Fi其中Fi为I-I截面处的截面积(mm2)2Fi=12X40=480mm6门=统由6wi=17.3MPa6Li=12.89MPa设计说明与计算过

10、程结果6wiN一力矩引起白弯曲应力（MPa）6wiN=mF其中MiN力矩（N-mm）MiN=MfjHL其中Mfj为阀杆螺母与阀盖间的摩擦力矩（Nmm）关闭时Mfj（N.mm）计算MFj=1/2QFzfjdp其中fj凸肩与阀盖间的摩擦系数，fj=0.3（查表3-34）dp阀杆螺母凸肩与支架间环形接触面平均直径dp=60mm（设计给定）Mfj=1/2义27098.9X0.3X60=243890.12mm开启时Mfj（Nmm）计算Mfj=1/2Qfzfjdp=1/2X59956.9X0.3X60=539612.1N-mmMFj=max（Mfj,Mfj）=539612.1N-mmMiN=539612.1X210=906548.3N-mm125WX为I-I截面对X轴的截面系数（3200mmWX=24034.1mm3阀门设计手册表4-29计算6w1N=90654=37.7MPa6w!N=37.7MPa24034.16wi=69.9MPa6wi=17.3+12.89+37.7=69.9MPa6一常温下阀盖材料的许用应力（MPa设计说明与计算过程结果6=82MPa俺表）显然6wI6故I-I截面合格。2、H-II截向同I-I截面，故校核合格3、田-田截面的弯曲应力按下式校核MW6w田一xW6wW川式中Mw一田-田截面的弯曲力矩（NmmM小苧=59956：X%7