阀门的受力分析

1、 第五章阀门的受第五章阀门的受力分析力分析截止阀的受力分析截止阀的受力分析闸阀的受力分析闸阀的受力分析7-17-17-27-2主要内容及目的主要内容及目的以截止阀和闸阀为例，分析以截止阀和闸阀为例，分析密封面的受力和阀杆的受力。密封面的受力和阀杆的受力。选择密封面材料、确定宽度、确定选择密封面材料、确定宽度、确定阀杆力等；阀杆力等；计算阀杆、校核强度等。计算阀杆、校核强度等。7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析一、阀门密封面的结构一、阀门密封面的结构 (a) 平面密封(b) 锥面密封(c) 球面密封(d) 刀形密封 应用应用v 截止类用于高温高压工况的阀门，一般采用平面或截止类用于

2、高温高压工况的阀门，一般采用平面或锥面金属密封。而用于中低压或输送气体或油品等锥面金属密封。而用于中低压或输送气体或油品等工况的阀门，采用将橡胶、塑料和皮革等非金属成工况的阀门，采用将橡胶、塑料和皮革等非金属成形密封圈固定在阀瓣上的结构。形密封圈固定在阀瓣上的结构。v 闸阀则大部分采用楔式单闸板或双闸板的平面密封闸阀则大部分采用楔式单闸板或双闸板的平面密封结构。结构。v 安全阀大部分采用平面或锥面密封，但弹簧直接作安全阀大部分采用平面或锥面密封，但弹簧直接作用式全量型安全阀则采用带有弹性密封唇的组合阀用式全量型安全阀则采用带有弹性密封唇的组合阀瓣，以及阀瓣为刀形密封面，阀座由压入氟塑料等瓣，以

3、及阀瓣为刀形密封面，阀座由压入氟塑料等弹性非金属材料组成的密封结构。弹性非金属材料组成的密封结构。 7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析影响阀门密封性能的因素很多，如密封面宽度、表面粗影响阀门密封性能的因素很多，如密封面宽度、表面粗糙度、介质性能、密封面材料及热处理状态等。糙度、介质性能、密封面材料及热处理状态等。阀门密封面宽度与密封力成正比。阀门密封面宽度与密封力成正比。根据经验，阀门密封面的宽度按下表选用较为适合。根据经验，阀门密封面的宽度按下表选用较为适合。影响阀门密封性能的因素影响阀门密封性能的因素7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析截止阀的密封面一般有平面和锥

4、面两种。截止阀的密封面一般有平面和锥面两种。 （一）截止阀的密封面结构（一）截止阀的密封面结构二、截止阀密封面的受力分析二、截止阀密封面的受力分析7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析（二）密封面上的总作用力和比压（二）密封面上的总作用力和比压1.1.密封面尺寸的选取密封面尺寸的选取7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析阀座密封面内径的确定阀座密封面内径的确定对于堆焊的平面密封，一般比阀座内径大对于堆焊的平面密封，一般比阀座内径大4 45mm5mm；对于非堆焊的和锥面密封面，取与阀座内径相等。对于非堆焊的和锥面密封面，取与阀座内径相等。阀座密封面的宽度阀座密封面的宽度b b

5、MM的确定的确定与压力、口径和密封面材料有关。与压力、口径和密封面材料有关。对于平面密封，可先根据公称通径参考表选取，然后对于平面密封，可先根据公称通径参考表选取，然后再验算密封面的比压。再验算密封面的比压。v 阀瓣密封面的宽度阀瓣密封面的宽度b bM M 通常要比阀座密封面宽度通常要比阀座密封面宽度b bM M大大2 26mm6mm，这是因为要考，这是因为要考虑结构和制造上的原因，阀瓣和阀座不可能在同一个虑结构和制造上的原因，阀瓣和阀座不可能在同一个中心线上。中心线上。v 阀瓣密封面内径阀瓣密封面内径 阀瓣和阀座密封面的平均直径应该相等阀瓣和阀座密封面的平均直径应该相等，这样便得出，这样便得

6、出阀瓣密封面内径。阀瓣密封面内径。7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析()MNMNMMDDbb（二）密封面上的总作用力和比压（二）密封面上的总作用力和比压2.2.密封面上的总作用力密封面上的总作用力7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析截止阀属于强制密封式阀门，所以在阀门关闭时，必截止阀属于强制密封式阀门，所以在阀门关闭时，必须向阀瓣施加压力，以强制密封面不泄漏。须向阀瓣施加压力，以强制密封面不泄漏。当介质由阀瓣下方进入阀内时，操作力所需要克服的当介质由阀瓣下方进入阀内时，操作力所需要克服的阻力，是阀杆和填料的摩擦力与由介质的压力所产生的阻力，是阀杆和填料的摩擦力与由介质

7、的压力所产生的推力。推力。关阀门的力比开阀门的力大。关阀门的力比开阀门的力大。 作用在密封面上的最大的作用力，即密封面作用在阀作用在密封面上的最大的作用力，即密封面作用在阀杆上的轴向力（不包括摩擦阻力）。杆上的轴向力（不包括摩擦阻力）。 （二）密封面上的总作用力和比压（二）密封面上的总作用力和比压2.2.密封面上的总作用力密封面上的总作用力7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析完全关闭时介质作用在阀瓣上的力。完全关闭时介质作用在阀瓣上的力。计算式为计算式为b bM M阀座密封面宽度；阀座密封面宽度；P P 介质的压力，计算时取介质的压力，计算时取PNPN；密封面上密封力；密封面上密封

8、力；q qMF MF 密封的必须比压；密封的必须比压；MZMJMFQQQMJQ2()4MJMNMQDbPMFQ（二）密封面上的总作用力和比压（二）密封面上的总作用力和比压2.2.密封面上的总作用力密封面上的总作用力7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析密封面上密封力密封面上密封力a.a.对于平面密封，计算式为对于平面密封，计算式为b.b.对于锥面密封，在开启或者关闭时密封副间对于锥面密封，在开启或者关闭时密封副间存在瞬间摩擦，所以密封力为两部分组成：存在瞬间摩擦，所以密封力为两部分组成：一部分为锥面上的密封力在阀杆轴向上的分力一部分为锥面上的密封力在阀杆轴向上的分力另一部分为所克服的

9、摩擦力在轴向的分力另一部分为所克服的摩擦力在轴向的分力MFQ()MFMNMMMFQDbb qMFQMFQ22()4sinMWMNDDS22()4sinMWMNMFMFDDQq22sin()4MFMWMNMFQDDq密封锥面的面积：密封锥面的面积：.密封锥面上密封力：密封锥面上密封力：密封力在轴向上分力：密封力在轴向上分力：密封面的锥半角；密封面的锥半角；7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析（二）密封面上的总作用力和比压（二）密封面上的总作用力和比压b.b.对于锥面密封对于锥面密封.克服的摩擦力克服的摩擦力 ：f fM M 密封锥面间的摩擦系数，见下表：密封锥面间的摩擦系数，见下表：

10、7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析（二）密封面上的总作用力和比压（二）密封面上的总作用力和比压b.b.对于锥面密封对于锥面密封22()4MFMFMMWMNMFMQQfDDqf7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析（二）密封面上的总作用力和比压（二）密封面上的总作用力和比压b.b.对于锥面密封对于锥面密封MFQ22()4coscosMWMNMFMFMMFMDDQQfqftg22sincos()(1)4MMFMFMFMWMNMFfQQQDDqtg摩擦力在轴向的分力：摩擦力在轴向的分力：计算式为：计算式为：MFQ（二）密封面上的总作用力和比压（二）密封面上的总作用力和比压3.

11、3.密封面上的比压密封面上的比压7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析()MZMNMMQqDbb22sin()4sinMZMWMNQqDD MFqqqa.a.对于平面密封，计算式为对于平面密封，计算式为b.b.对于锥面密封，计算式为对于锥面密封，计算式为c.c.验算验算qq密封材料的许用压力密封材料的许用压力三、截止阀阀杆的受力分析三、截止阀阀杆的受力分析7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析FZQFZMJMFTJGQQQQQQ对于升降杆式1.最大轴向力当介质从阀瓣下方流入时，最大轴向力产生在关闭的最后瞬间，计算式为：填料与阀杆的填料与阀杆的摩擦力摩擦力 关闭时，防转关闭时

12、，防转结构中的摩擦结构中的摩擦力力 密封机构的重密封机构的重量量 三、截止阀阀杆的受力分析三、截止阀阀杆的受力分析7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析1MFMJTJJFMQQQQRf R R 计算半径； fJ 防转结构中的摩擦系数，可取O.2；FMR关闭时阀杆螺纹的摩擦半径。三、截止阀阀杆的受力分析三、截止阀阀杆的受力分析7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析FZQ对于升降杆式1.最大轴向力当介质从阀瓣上方流入时，最大轴向力产生在开启的最初瞬间，计算式为：开启时，防转开启时，防转结构中的摩擦结构中的摩擦力力 介质作用于阀杆介质作用于阀杆上的轴向力上的轴向力 FZMJMFT

13、JPGQQQQQQQ三、截止阀阀杆的受力分析三、截止阀阀杆的受力分析7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析 R 计算半径；FMR开启时阀杆螺纹的摩擦半径。1MFMJPJJFMQQQQRf R 三、截止阀阀杆的受力分析三、截止阀阀杆的受力分析7-1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析对于升降杆式2.最大扭矩 当介质从阀瓣下方流入时，最大扭矩在关闭的瞬时产生；当介质从阀瓣上方流入时，最大扭矩在开启瞬时产生。关闭时阀杆螺纹关闭时阀杆螺纹的摩擦扭矩的摩擦扭矩 开启时阀杆螺纹开启时阀杆螺纹的摩擦扭矩的摩擦扭矩 FMFFLMMFFLMM当介质从下方流入时: 当介质从阀瓣上方流入时: 。7-

14、1 7-1 截止阀的受力分析截止阀的受力分析四、阀杆载荷分布及强度计算四、阀杆载荷分布及强度计算1、对于旋转升降杆 介质从下方流入时： -断面处的应力： NFNWM NW-断面处螺纹内径的抗扭模量-材料的许用扭应力1、对于升降杆式 -断面处的合成应力：- -断面处的压应力- -断面处的面积22224NY2Y TFZYFQ2TF2N- -断面处的扭应力 TFDFTNWMM22、对于升降杆 介质从下方流入时，最大载荷在阀杆螺母与防转限位块之间， 即- 断面 -断面出的应力：224NY TFZYFQ TFTNWM对防转键槽，按断面减少50%；若为双键则减少10%五、阀瓣厚度计算五、阀瓣厚度计算将阀瓣

15、作为中心轴向力的圆板计算，其危险截面在圆环的内圆，通常先确定尺寸，在进行强度校核1、当介质从下方流入时，其危险截面的弯曲应力 21sinCSQQKBLTFZw2、当介质从上方流入时，其危险截面的弯曲应力 2214sinCSPDCSQQKBWNBLTFZw-系数系数-阀杆螺纹螺旋角，对于升降杆阀杆螺纹螺旋角，对于升降杆-阀瓣厚度-密封面平均直径-阀瓣厚度的腐蚀余量-密封面宽度21,KKLMPDSCMbMND-密封面内径v 求操纵求操纵100100，1.61.6的截止阀手轮上的截止阀手轮上的最大轴向力和最大扭矩。介质为水，密封面材料为不锈的最大轴向力和最大扭矩。介质为水，密封面材料为不锈钢：钢：C

16、r18Ni9Cr18Ni9i i，阀杆钢，阀杆钢2Cr132Cr13，阀杆螺母，阀杆螺母9-49-4青铜。青铜。1.1.自动密封自动密封这种形式的密封在介质进口端闸板与阀座密这种形式的密封在介质进口端闸板与阀座密封面之间具有间隙；而密封是由介质静压力封面之间具有间隙；而密封是由介质静压力作用于介质出口端来加以保证。作用于介质出口端来加以保证。只有在介质静压力大于密封力的情况下才只有在介质静压力大于密封力的情况下才有可能采用这种形式的密封。有可能采用这种形式的密封。根据两对密封副的工作状况根据两对密封副的工作状况 、介质静压、介质静压力与介质密封力的不同关系分为：力与介质密封力的不同关系分为：

17、一、闸阀的密封形式一、闸阀的密封形式7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析2.2.单面强制密封单面强制密封这种形式的密封在介质进口端闸板与阀座密封面之这种形式的密封在介质进口端闸板与阀座密封面之间是不密封的，这里或者根本没有比压力，或者只间是不密封的，这里或者根本没有比压力，或者只有比密封比压为小的比压力；有比密封比压为小的比压力；在介质出口边闸板与阀座密封面之间的密封是由阀在介质出口边闸板与阀座密封面之间的密封是由阀杆轴向力来强制地加以保证，当没有介质时，密封杆轴向力来强制地加以保证，当没有介质时，密封面上的比压不得小于密封比压。面上的比压不得小于密封比压。在介质静压力小于密封力时所必

18、须采取的在介质静压力小于密封力时所必须采取的强制密封的一种，也是通常采用的一种。强制密封的一种，也是通常采用的一种。 一、闸阀的密封形式一、闸阀的密封形式7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析3.3.双面强制密封双面强制密封这种形式的密封无论在介质的进口端或出口端，这种形式的密封无论在介质的进口端或出口端，闸板与阀座密封面之间都是密封的。闸板与阀座密封面之间都是密封的。 密封是由阀杆轴向力来强制地加以保证，当没有密封是由阀杆轴向力来强制地加以保证，当没有介质时，密封面之间的正压力不得小于介质静压介质时，密封面之间的正压力不得小于介质静压力与密封力之和。力与密封力之和。 设计中只在遇到特殊

19、情况时才采用。设计中只在遇到特殊情况时才采用。 一、闸阀的密封形式一、闸阀的密封形式7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析二、密封面上的总作用力和比压二、密封面上的总作用力和比压（一）密封面尺寸的选取（一）密封面尺寸的选取7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析阀座密封面内径的确定阀座密封面内径的确定对于堆焊的平面密封，一般比阀座内径大对于堆焊的平面密封，一般比阀座内径大4 45mm5mm；对于非堆焊的和锥面密封面，取与阀座内径相等。对于非堆焊的和锥面密封面，取与阀座内径相等。阀座密封面的宽度阀座密封面的宽度b bMM的确定的确定阀座密封面的宽度阀座密封面的宽度一般取公称通径的一般取

20、公称通径的1/201/201/501/50，并且随，并且随着公称通径的增大，密封面宽度与公称通径之比逐渐减小。着公称通径的增大，密封面宽度与公称通径之比逐渐减小。 除了采用硬质合金等较好的材料密封面宽度取较小之外除了采用硬质合金等较好的材料密封面宽度取较小之外( (但但不得小于不得小于2mm2mm) )，一般阀座密封面宽度最好不小于一般阀座密封面宽度最好不小于5mm5mm。 v闸板密封面宽度闸板密封面宽度bbM M应取得较阀座密封面宽度应取得较阀座密封面宽度b bM M为大，这是基于以下几方面的考虑：为大，这是基于以下几方面的考虑： 1.1.阀门在经过的使用之后，闸板与阀座密封面之间有阀门在经

21、过的使用之后，闸板与阀座密封面之间有磨损。磨损。 2.2.关闭阀门时，往往容易过于用力。关闭阀门时，往往容易过于用力。 3.3.对于明杆闸阀，阀体导轨与闸板导轨槽之间的径向对于明杆闸阀，阀体导轨与闸板导轨槽之间的径向间隙量。间隙量越大，实际接触面积就越有可能较理间隙量。间隙量越大，实际接触面积就越有可能较理论接触面积为小。论接触面积为小。v 考虑到以上三点，为了保证闸板密封面能与整个阀座考虑到以上三点，为了保证闸板密封面能与整个阀座密封面接触，就必须取密封面接触，就必须取bbM M较较b bM M为大。为大。 4.4.虽然对于同一研磨精度要求来说，密封面宽度越大虽然对于同一研磨精度要求来说，密

22、封面宽度越大就越难达到精度要求，但就加工和装配来说，闸板密就越难达到精度要求，但就加工和装配来说，闸板密封面宽度适当地取得大些，比较有利。封面宽度适当地取得大些，比较有利。7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析v一般地，取（一般地，取（b bM M- -b bM M）/ /b bM M 0.50.51.01.0，大口，大口径、高压力取较小的比值。径、高压力取较小的比值。v闸板密封面和阀座密封面的平均直径应该相等，闸板密封面和阀座密封面的平均直径应该相等，这样便得出闸板密封面内径这样便得出闸板密封面内径7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析()MNMNMMDDbb二、密封面上的总作用

23、力和比压二、密封面上的总作用力和比压1.1.密封面上的总作用力密封面上的总作用力7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析.自动密封自动密封作用在出口端密封面的总压力，即为自动密封的作用在出口端密封面的总压力，即为自动密封的密封力。密封力。 .平板式平板式MZMJQQ2()4MJMNMQDbP二、密封面上的总作用力和比压二、密封面上的总作用力和比压1.1.密封面上的总作用力密封面上的总作用力7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析.自动密封自动密封.楔式楔式MZMJMZMQQQf tg1MJMZMQQf tg2()4MJMNMQDbP其中：fM 关闭时密封面摩擦系数闸板半楔角二、密封面上

24、的总作用力和比压二、密封面上的总作用力和比压1.1.密封面上的总作用力密封面上的总作用力7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析其中：M2 出口密封面上的作用力 .单面强制密封单面强制密封2MZMJMFMQQQN()MFMNMMMFQDbb q二、密封面上的总作用力和比压二、密封面上的总作用力和比压1.1.密封面上的总作用力密封面上的总作用力7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析.双面强制密封双面强制密封.平板式平板式进口进口出口出口2MZMJMFMJMJMFQQQQQQMJMFQQ二、密封面上的总作用力和比压二、密封面上的总作用力和比压1.1.密封面上的总作用力密封面上的总作用力7

25、-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析.双面强制密封双面强制密封.楔式楔式0X 1122coscossincossinMMJMMMNQFNF二、密封面上的总作用力和比压二、密封面上的总作用力和比压1.1.密封面上的总作用力密封面上的总作用力7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析.双面强制密封双面强制密封.楔式楔式12cos (1)coscos (1)MMJMNtgtgQNtgtg12cos (1)coscos (1)MMJMNtgtgQNtgtg211MJMMQNNtgtg1MMFMJNQQ2MMZNQ1MJMZMFMJQQQQtgtg111MZMFMJQQQtgtg二、密封面上的总

26、作用力和比压二、密封面上的总作用力和比压2.2.密封面上的比压密封面上的比压7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析出口端阀座密封面的比压要比进口端大出口端阀座密封面的比压要比进口端大 qq阀座密封面材料的许用压力阀座密封面材料的许用压力 ()MZMNMMQqqDbb三、闸阀阀杆的受力分析三、闸阀阀杆的受力分析7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析1.1.自动密封自动密封. .平板式平板式MZMGQQfQMZMGQQfQMZMJQQMf Mf 关闭与开启的摩擦系数， MMff0.1MMff7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析Mf Mf 可按下表选取：可按下表选取：密封面材料密

27、封面材料铸铁、黄铜、青铜铸铁、黄铜、青铜0.250.25碳钢、合金钢碳钢、合金钢0.300.30不锈钢（不锈钢（1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti）0.350.35硬质合金硬质合金0.200.20聚四氟乙烯聚四氟乙烯0.050.05对于工作温度较低，介质具有一定的润滑性能的情况，对于工作温度较低，介质具有一定的润滑性能的情况，可适当降低。可适当降低。三、闸阀阀杆的受力分析三、闸阀阀杆的受力分析7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析1.1.自动密封自动密封. .楔式楔式对于关闭情况对于关闭情况 ()cosMZMGQfQQ1MJMZMQQf tgcos (1)MJMGMQfQQf tg

28、 对于开启情况对于开启情况 MZMJMZMQQQf tg1MJMZMQQf tg()cosMZMGQfQQcos (1)MJMGMQfQQf tg 三、闸阀阀杆的受力分析三、闸阀阀杆的受力分析7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析2.2.单面强制密封单面强制密封对于楔式对于楔式1111MMMMFfNNtg2222MMMMFfNNtg0Y 1212coscossinsinsinGMMMMMJQQFFNNQ12(cossin )(cossin )sinMMMJGQNtgNtgQQ三、闸阀阀杆的受力分析三、闸阀阀杆的受力分析7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析2.2.单面强制密封单面强

29、制密封对于楔式对于楔式0X 2121coscoscossinsinMMJMMMNQNFF21(1)(1)MMJMNtgtgQNtgtg211MJMMQNNtgtg121MJMMQNNtgtg三、闸阀阀杆的受力分析三、闸阀阀杆的受力分析7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析2.2.单面强制密封单面强制密封22()(cossin )(cossin )sin1MJMMMJGQQNtgNtgQQtgtg22cos ()cos ()MMJGQNtgtgQtgtgQ2MMZMJMFNQQQ2()cos ()cos ()MJMFMJGQQQtgtgQtgtgQ2()cos ()cos ()MJMFMJ

30、GQQQtgtgQtgtgQ同样可得同样可得 三、闸阀阀杆的受力分析三、闸阀阀杆的受力分析7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析3.3.双面强制密封双面强制密封. .关闭时关闭时对于无介质情况，这时作用在进出口密封面上的力相等。对于无介质情况，这时作用在进出口密封面上的力相等。 0Y 1212sinsincoscosMMMMQNNFF2()sin2()cosMJMFMJMFQQQQQtg2()()cosMJMFQQQtgtg2()()coscos ()MJMFMJQQQtgtgQtgtg对于有介质情况对于有介质情况三、闸阀阀杆的受力分析三、闸阀阀杆的受力分析7-2 7-2 闸阀的受力分析

31、闸阀的受力分析3.3.双面强制密封双面强制密封. .开启时开启时0Y 对于有介质情况对于有介质情况1122()cossincossinMJMMMMQNFNF0X 21(1)1MMFMJNQQtgtg1212coscossinsinsinMMMMMJQFFNNQcos ()2cos ()cos (23)1MJMFMJQtgtgQQtgtgQtgtgtgtg三、闸阀阀杆的受力分析三、闸阀阀杆的受力分析7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析3.3.双面强制密封双面强制密封. .开启时开启时无介质情况无介质情况 2()cos ()MFMJQQQtgtgcos ()2cos ()cos (23)1

32、MJMFMJQtgtgQQtgtgQtgtgtgtg经比较可知开启时最大阀杆轴向力是在有介质情况。经比较可知开启时最大阀杆轴向力是在有介质情况。四、闸阀阀杆的总轴向力四、闸阀阀杆的总轴向力7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析1.1.明杆闸阀阀杆的总轴向力明杆闸阀阀杆的总轴向力. .对于自动密封和单面强制密封对于自动密封和单面强制密封关闭时关闭时:FZPTQQQQPQ介质作用于阀杆上的轴向力介质作用于阀杆上的轴向力; ; 24PFQdPTQ阀杆与填料间的摩擦力阀杆与填料间的摩擦力; ; 开启时开启时:FZPTQQQQ四、闸阀阀杆的总轴向力四、闸阀阀杆的总轴向力7-2 7-2 闸阀的受力分

33、析闸阀的受力分析1.1.明杆闸阀阀杆的总轴向力明杆闸阀阀杆的总轴向力. .对于双面强制密封对于双面强制密封关闭时关闭时:0PQ 由于关闭后阀腔内没有介质，由于关闭后阀腔内没有介质，开启时开启时:FZTQQQFZTQQQ四、闸阀阀杆的总轴向力四、闸阀阀杆的总轴向力7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析2.2.暗杆闸阀阀杆的总轴向力暗杆闸阀阀杆的总轴向力. .对于自动密封和单面强制密封对于自动密封和单面强制密封关闭时关闭时:FZPQQQ开启时开启时:FZPQQQ由于阀杆只做旋转运动，无轴向运动由于阀杆只做旋转运动，无轴向运动 0TQ 四、闸阀阀杆的总轴向力四、闸阀阀杆的总轴向力7-2 7-2

34、 闸阀的受力分析闸阀的受力分析2.2.明杆闸阀阀杆的总轴向力明杆闸阀阀杆的总轴向力. .对于双面强制密封对于双面强制密封关闭时关闭时:0PQ 由于关闭后阀腔内没有介质，由于关闭后阀腔内没有介质，开启时开启时:FZQQFZQQ五、闸阀阀杆的总扭矩五、闸阀阀杆的总扭矩7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析1.1.明杆闸阀阀杆的总扭矩明杆闸阀阀杆的总扭矩. .对于无推力球轴承对于无推力球轴承关闭时关闭时:FZFLFJMMMFLM：关闭时阀杆螺母与阀杆螺纹间的摩擦力矩；：关闭时阀杆螺母与阀杆螺纹间的摩擦力矩； FLFZFMMQRFMR：关闭时阀杆螺纹的摩擦半径；：关闭时阀杆螺纹的摩擦半径； FJ

35、M：关闭时阀杆螺母凸肩与支架的摩擦力矩；：关闭时阀杆螺母凸肩与支架的摩擦力矩； 五、闸阀阀杆的总扭矩五、闸阀阀杆的总扭矩7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析1.1.明杆闸阀阀杆的总扭矩明杆闸阀阀杆的总扭矩. .对于无推力球轴承对于无推力球轴承关闭时关闭时:FZFLFJMMM 2FJFJFZFJdMQfFJf：摩擦系数，见下表：摩擦系数，见下表 FJd：接触面的平均直径：接触面的平均直径 FJf：摩擦系数，见下表。：摩擦系数，见下表。 五、闸阀阀杆的总扭矩五、闸阀阀杆的总扭矩7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析1.1.明杆闸阀阀杆的总扭矩明杆闸阀阀杆的总扭矩五、闸阀阀杆的总扭矩五

36、、闸阀阀杆的总扭矩7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析1.1.明杆闸阀阀杆的总扭矩明杆闸阀阀杆的总扭矩. .对于无推力球轴承对于无推力球轴承开启时开启时:FLM：开启时阀杆螺母与阀杆螺纹间的摩擦力矩；：开启时阀杆螺母与阀杆螺纹间的摩擦力矩； FMR：开启时阀杆螺纹的摩擦半径；：开启时阀杆螺纹的摩擦半径； FSM：开启时手轮下端面与支架的摩擦力矩；：开启时手轮下端面与支架的摩擦力矩； FZFLFSMMMFLFZFMMQR五、闸阀阀杆的总扭矩五、闸阀阀杆的总扭矩7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析1.1.明杆闸阀阀杆的总扭矩明杆闸阀阀杆的总扭矩. .对于无推力球轴承对于无推力球轴承

37、开启时开启时: FSf：摩擦系数，可取：摩擦系数，可取0.250.25； FSd：手轮与支架接触面的平均直径；：手轮与支架接触面的平均直径； FZFLFSMMM2FSFSFZFSdMQf五、闸阀阀杆的总扭矩五、闸阀阀杆的总扭矩7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析1.1.明杆闸阀阀杆的总扭矩明杆闸阀阀杆的总扭矩. .对于有推力球轴承对于有推力球轴承关闭时关闭时:：关闭时轴承的摩擦力矩；：关闭时轴承的摩擦力矩； ：轴承的平均直径；：轴承的平均直径； ：轴承摩擦系数，在：轴承摩擦系数，在0.0050.0050.010.01范围内选取范围内选取 ； FZFLgMMMgM2gpgFZgDMQfg

38、pDgf五、闸阀阀杆的总扭矩五、闸阀阀杆的总扭矩7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析1.1.明杆闸阀阀杆的总扭矩明杆闸阀阀杆的总扭矩. .对于有推力球轴承对于有推力球轴承开启时开启时:：开时轴承的摩擦力矩；：开时轴承的摩擦力矩； ：轴承的平均直径；：轴承的平均直径； ：轴承摩擦系数，在：轴承摩擦系数，在0.0050.0050.010.01范围内选取范围内选取 ； gMgpDgfFZFLgMMM2gpgFZgDMQf五、闸阀阀杆的总扭矩五、闸阀阀杆的总扭矩7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析2.2.暗杆闸阀阀杆的总扭矩暗杆闸阀阀杆的总扭矩关闭时关闭时:：阀杆与填料的摩擦力矩：阀杆

39、与填料的摩擦力矩 ； ：关闭时阀杆凸肩与支座接触面的摩擦力矩：关闭时阀杆凸肩与支座接触面的摩擦力矩 ； FZFLFTTJMMMMFTM2FFTTdMQTJM2TJTJFZTJdMQf五、闸阀阀杆的总扭矩五、闸阀阀杆的总扭矩7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析2.2.暗杆闸阀阀杆的总扭矩暗杆闸阀阀杆的总扭矩 2TJTJFZTJdMQf：阀杆凸肩与支座接触面的平均直径：阀杆凸肩与支座接触面的平均直径 ；TJd：关闭时阀杆凸肩与支座的摩擦系数：关闭时阀杆凸肩与支座的摩擦系数 ；TJf 五、闸阀阀杆的总扭矩五、闸阀阀杆的总扭矩7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析2.2.暗杆闸阀阀杆的总

40、扭矩暗杆闸阀阀杆的总扭矩开启时开启时:：开启时阀杆凸肩与支座接触面的摩擦力矩：开启时阀杆凸肩与支座接触面的摩擦力矩 ； TJMFZFLFTTJMMMM2TJTJFZTJdMQf：开启时阀杆凸肩与支座的摩擦系数：开启时阀杆凸肩与支座的摩擦系数 ；TJf 0.1TJTJff六、闸阀阀杆的强度校核六、闸阀阀杆的强度校核 7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析1.1.阀杆直径的估算阀杆直径的估算根据闸板作用于阀杆上的轴向力对阀杆的直径根据闸板作用于阀杆上的轴向力对阀杆的直径作预先的估算。作预先的估算。a.DN400mma.DN400mm的明杆闸阀以及各种口径的暗杆闸阀，的明杆闸阀以及各种口径的暗

41、杆闸阀，阀杆有效内径的计算值可按下面经验公式进行计算阀杆有效内径的计算值可按下面经验公式进行计算: :4(1.251.35)FNYQd 7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析六、闸阀阀杆的强度校核六、闸阀阀杆的强度校核 7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析1.1.阀杆直径的估算阀杆直径的估算b.b.对于对于DNDN500mm500mm，PNPN0.1MPa0.1MPa的明杆闸阀，的明杆闸阀，宜采用下面经验公式计算宜采用下面经验公式计算: :0.00145 6.5FNMN FdDl(2.22.5)50FMNlDFl: :阀杆的计算长度。阀杆的计算长度。 7-2 7-2 闸阀的受力分

42、析闸阀的受力分析六、闸阀阀杆的强度校核六、闸阀阀杆的强度校核 7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析2.2.阀杆的强度验算阀杆的强度验算. .关闭时阀杆的强度验算关闭时阀杆的强度验算2 23 3区段是危险区段，应校区段是危险区段，应校验其压应力、扭转应力以及验其压应力、扭转应力以及合成应力。合成应力。 压应力为压应力为: :FZYYSQFSF：阀杆最小断面积：阀杆最小断面积 六、闸阀阀杆的强度校核六、闸阀阀杆的强度校核 7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析2.2.阀杆的强度验算阀杆的强度验算. .关闭时阀杆的强度验算关闭时阀杆的强度验算扭转应力为扭转应力为: :：阀杆最小抗扭转断面系数阀杆最小抗扭转断面系数 FZNNSMWSW合成应力为合成应力为: :224YN六、闸阀阀杆的强度校核六、闸阀阀杆的强度校核 7-2 7-2 闸阀的受力分析闸阀的受力分析2.2.阀杆的强度验算阀杆的强度验算 . .开启时阀杆的强度验算开启时阀杆的强度验算2 23 3区段是危险区段，应校区段是危险区段，应校验其拉应力、扭转应力以及验其拉应力、扭转应力