毕业设计论文计算说明书闸阀

一、设本参……21……………………22、执行标准………………3、阀门结构……………………2二、计程……21、密封面比压的验算…………2、阀体最小壁厚计算………………3①、查表法…………………3②、计算法………………33、闸板的算…………34、阀杆得度计算…………………45、阀杆头强度验算…………………6、阀杆稳定性验算………77、中法兰连接螺………77.1常温时强度验算……………………7.2中法兰连接螺栓初加温时强度验算………………7.3中法兰连接螺栓高温时强度验算…………………108、体中法)强验………119、阀盖的强度验算……………………1310、盖支架（T型加强筋）………14

11手轮扭及圆力…………………16参考文献…………………18一、

设基参：1、型

号：80Z40H-40二、

2、执行标准：阀门设计按照GB/T12234-2007年规定；阀门法兰按照GB/T的定；阀门结构长度按照GB/T12221的定；阀门试验与检验按照GB/T13927的定；3、技术参数：①、公称尺寸：80②、公称压力PN：40③、适用温度范围：℃④、介质化学性能：水、蒸汽、油品。4、阀门结构：①、密封副结构：环状密封②、中法兰结构：凹凸面③、阀杆结构：明杆计过：1、密封面比压的验算1、密封面比压计算公式：q

Q(MPa)(d)bm

-------

④式中：阀座密封面内径d=80mm；阀座密封面宽度bm=2、出口端阀座密封面上的总作用力：

10mm；MZ

QMF

Q(MJ式中：作用在出口密封面上的介质静压力：=0.785(d+bm)2=密封面上达到必需比压时的作用力

：

25446.90N；①

=

(d+bm)bmq

=

21205.75N；②代入得：

=

21205.75N；代入④得：q=

16.5Mpa；查表得：密封面必需比压

=

7.5Mpa；密封面许用比压

45Mpa；则得：

2、阀体最小壁厚计算：①、查表法：按GB/T12234-2007查表的阀体最小壁厚为：②、计算法：按塑性材料薄壁阀体厚度公式计算：

11.4mm。

pDNt2.3式中：设计压力p=设计内径DN=

4Mpa；80mm；许用拉应力附加裕量C=代入上式得：=

=

92Mpa；4mm；5.54mm；则最小壁厚实际取t=3、闸板的算：

12mm.。计算厚度：S′=RB

K

)W式中：圆弧过渡外半径密封面平均半径R=(D+b)/2=M系数：K=1.24

46mm；（自由周边：钢1.24计算压力p许用弯曲应力〔σ〕=w腐蚀余量：代入上式得：S′=B

设计给定设计给定

4.0Mpa；102MPa；4.5mm；14.64mm；实际厚度S：B

设计给定

16mm；则得：S′B

B

合格。

4、阀杆强度计算关闭时阀杆总轴相力:Q′=KQ+KQ+Q+Q=20091.97N①FZ1MJ2MFpT开启时阀杆总轴向力:Q″=KQFZ3

MJ

+KQ2

MF

－Q+Q=pT

16457.14N；②阀杆最大轴向力（取Q′、Q″较大值FQ=FZ查表3-28得：

20091.97N；系数:K=0.29K=0.77K=0.41123

K=0.624密封面处介质作用力，由1序号

①得:Q

MJ

=

25446.90N；密封面上密封力，由1序号②得Q

MF

=

21205.75N；阀杆径向截面上介质作用力：Q=π/4d2p=pF

520.53N；阀杆直径：设计给定d=F计算压力p：阀杆与填料摩擦力：Q=ψdbp=TFT

设计给定

22mm；4.0MPa；1182.72N；③

查表3-15得（按h/bT

T系数：填料深度h：T

2.24；设计给定42mm；填料宽度b

T:

设计给定6mm轴向拉应力：σ=Q″L

FZ

/F=s

88.48Mpa；轴向压应力：σ=Q′Y

FZ

/F=s

108.02Mpa；查表3-17（按退刀槽处A）得：t阀杆最小截面积F：s扭应力：τ=M′/W=NFLs关闭时阀杆螺纹摩擦力矩：

186mm2；76.79Mpa；M′

FL

=M′+W=FLs

46010.60Nmm；④查表3-16得：螺纹摩擦半径R

FM:

2.79mm；查表3-17（按退刀槽处A）得：t阀杆最小断面系数W：s合成应力：

730mm3；σ=√σ∑

Y

2

+4τN

2

=

187.76Mpa；查表3-7许用拉压力〕=L

225Mpa；

许用压应力〕=200MpaY许用扭应力〕=120MpaN许用合成应力〕=210Mpa；∑σ<〔σ<〔τσ<〔σσ<〔σ〕合格。LLNYY∑∑5、阀杆头部强度算剪应力：τ=(Q″－Q)/2bh=FZT开启时阀杆总作用力，由4序号②得：

16.16Mpa；Q″

FZ

=

16457.14Mpa；阀杆与填料摩擦力，由4序号③得：Q=T

1182.72N；图示b：图示h：查表3-7：

设计给定设计给定

35.72mm；13.23mm；

许用剪应力〕=120Mpa注：τ<〔τ〕合格。6、阀杆定性验允许细长比λ：0实际细长比：λ=4µl/d=λFF支承型载影响系数：µ=λ

30；79.6；1；阀杆直径d：F计算长度l:F查表3-22得：临界细长比：λ=L压应力：

设计给定设计给定

22mm；438mm；80；σ=Q′Y

FZ

/F=

114.15Mpa；关闭时阀杆总轴向力，由4序号①得：Q′

FZ

=

20091.96N；

阀杆截面积：F=176mm2由图3-2：实际许压应力〕=140MpaY注：1、λ<λ<λ0

L

合格2、σ

Y

<〔σ〕合格Y7、中法兰接螺栓螺栓材料：35CrMo7.1常温时强度算：操作下总作用力：Q′=Q+Q+Q+Q′=DJDTFZ最小预紧力：Q″=Q=YJ螺栓计算载荷（取Q'或Q"中较大值Q=L垫片处介质作用力：

190743.27N；①114353.97N；190743.27N；②Q=DDJ

DP

pπ/4=

61575.21N；垫片平均直径D：DP计算压力p：垫片上密封力：

设计给定设计给定

140mm；4.0Mpa；Q=2πD

DP

Bmp=DP

96761.05N；由表3-23（根据b）得：DP垫片有效宽度：B=

10mm；

垫片宽度b：DP由表3-24得垫片系数：m=DP垫片弹性力：QDT=ηQ=DJ系数：η=0.2

设计给定10mm；2.75；12315.04N；（按固定法兰取0.2关闭时阀杆总轴向力，由4序号①得：Q′

FZ

=

20091.96N；必须预紧力：Q=πDBqK=YJDPNYJDP查表3-24得：密封面预紧比压：q=YJ垫片形状系数：K=1DP螺栓拉应力：σ=Q/F=LLL螺栓总截面积：F=ZF=L1螺栓数量Z：由表3-9（根据d）得：L

设计给定

114353.97N；26Mpa；（按圆形取110.30Mpa；1729.2mm2；③12；单个螺栓截面积：F=1

144.1mm；螺栓直径dL表3-9（根据d）L

设计给定

16mm；

许用拉应力〕=200Mpa；L螺栓间距与直径比：LπD/Zd=J=1L螺栓孔中心圆直径D：1注:1、σ<〔σ〕合格。LL2、2.7<L<4合格J

3.14；设计给定192mm；7.2中法兰连接栓初加温时强度验算螺栓计算载荷：Q′=Q+Q′=LZLZt常温时螺栓计算载荷，由7.1号②得：

270048.62N；①Q

LZ

=

190743.27N；初加温时螺栓温度变形力：Q′eq\o\ac(△,=)eq\o\ac(△,)t′L/（L/FE+δ/FE)taLLDPDP由表3-25（根据t得；初加温时温度差：△t′=

79305.35N；35℃；介质工作温度T：由表3-8（根据t′）得：L材料线胀系数：α=螺栓计算长度：

设计给定

350℃；12.60×106℃；L=2h+δDP

=

54mm；中法兰厚h：垫片厚度δ：DP

设计给定设计给定

26mm；2mm；

中法兰温度：t′=0.5t=F螺栓温度：t′=t′－△tLF螺栓总截面积，由7.1号③得：F=L查表3-8（根据t′）得：L螺栓材料弹性模量：E=L垫片面积：

175℃；②140℃；1729.20mm；22.10×105Mpa；F=πDDP

DP

b

DP

=

4398.22mm2；垫片平均直径D：DP垫片宽度b：DP查表3-24得：垫片材料弹性模量：E=DP螺栓拉应力：

设计给定设计给定

140mm；10mm；0.03×105Mpa；σ′=Q′/FLLZ安全系数：

L=

156.16MPa；n′=()sst′L

/σ′=L

3.14；查表3-8(根据′)得：L屈服点：(σst′L

=

490Mpa；n′=3.14≥1.25合格s7.3中法兰连接栓高温时强度验算

螺栓计算载荷：Q″=Q+Q″=277816.31N；①LZLZt常温时螺栓计算载荷，由7.1号②得：Q

LZ

=

190743.28N；高温时螺栓温度变形力：Q″=t

"/(L/AE

/AE

=

87073.03N；由表3-25（根据t得：高温时温度差：△t″=介质工作温度t：

设计给定

35℃；350℃；由表3-8（根据t

"

L

）得：材料线胀系数：α=由表3-25（根据t得：

13.90×10

1/℃；初加温时温度差：△t初加温时螺栓温度变形力：Q′=t中法兰温度，由7.2号②得：t″=0.9t=F螺栓温度：t″=t″－△t″=LF螺栓拉应力：σ″=Q″/F=LLZL螺栓总面积，由7.1号③得：

90℃；79305.30N；315℃；280℃；156.16MPa；

F=L安全系数：

1729.20mm2；n″=()t″/σ″=5.08；ssLL由表3-8(根据″)得：L屈服极限：(σ)t″=560Mpa；sLn″=5.08s

合格。8、阀体(中法)强度算常温时比值系数：n=Q

LZ

/〔σ〕=1734.03mm2w

；初加温时比值系数：n′=Q′

LZ

/〔σ′〕=1687.80mm2；w高温时比值系数：n″=Q″

LZ

/〔σ″〕=1875.26mm2w

；计算载荷(取n，n′，n″中最大时的Q

LZ

，Q′

LZ

，Q″：LZ)Q=LZ常温时螺栓计算载荷，由7.1号①：Q=LZ初加温时螺栓计算载荷，由7.2号①：

270048.63N；190743.28N；Q′

LZ

=270048.63N；高温时螺栓计算载荷，由7.3号①：Q″=277816.31N；LZ

由表3-3：许用弯曲应力〕=110Mpa；w许用弯曲应力：〔σ

'w

〕=(σ)st

/1.25=160MPa；屈服点：(σ)st″F

=200Mpa

表3-2（根据t′F中法兰温度,由7.2号②得：t′=F许用弯曲应力：

175℃；〔σ″〕=(σ)wR

t″F

/0.9=

148.15Mpa；取(σ)R

t″F

/1.35或σ)R

t″F

/0.9的最小值由表3-2屈服点：(σ)=st″F中法兰温度，由7.2号②得：t″=FI-I断面弯曲应力：σ=Ql/WWI1I力臂：l=(D－D)/2=11M螺栓孔中心圆直径D：1中法兰根径D：断面系数：

设计给定设计给定

200Mpa；315℃；66.52MPa；19mm；192mm；154mm；

W=(π/6)h2=54481.09mm3；I中法兰厚度h：II-II断面弯曲应：

设计给定26mm；σ力臂：

WII

=0.4Ql/W=34.13MPa；2IIl=l+(D－D)/4=21mn计算内径D：n断面系数：

设计给定

56.50mm；80mm；W=(π/6)［(D+D)/2－D)/22=IImnn

83823.87；注：

w

＜〔σ

σ＜〔σ〕为合格。wWIIw9、阀盖的度验算I-I断面拉应力：σ=pD/4(S－C)+QnB

FZ

/π/D/(S－C)=nB

23.75MPa；计算压力p：计算内径D：n

设计给定设计给定

4.0MPa；80mm；

实际厚度S：B腐蚀余量C：关闭时阀杆总轴向力：

设计给定12mm；设计给定4mm；Q′

FZ

=

20091.97N；Ⅱ-Ⅱ断面剪应力：τ=pd/4(S－C)+Q′/πd(S－C)=rBrB

21.56MPa；图示：dr由表3-3：

设计给定

54mm；许用拉应力〕=L许用剪应力〕=注：σ＜〔σ＜〔τ〕合格。LL

92Mpa；55Mpa；10、阀盖支（加强筋I-I断面弯曲应力w

Q'FZL/8/LI/I)=

10Mpa；

关闭时阀杆总轴向力，由4序号①得：Q'FZ=框架两重心处距离L=L1+2Y=

20091.97N；84.85mm；图示L：

设计给定

70mm；图示：Y=〔CA2+(B-C)a2〕/（2〔CA+(B-C)a

7.42mm；图示C：图示A：图示B：图示a：图示H：III-III断面惯性矩

设计给定设计给定设计给定设计给定设计给定

16mm；20mm；50mm；10mm；152mm；I=(D-d)h3/12=

157208.33mm

；图示D：图示d：图示h：II-II断面惯性矩

设计给定设计给定设计给定

70mm；26mm；35mm；I=1/3(BY3B)(Y3)2

=

17621.21mm

；I-I断面系数：W=I/2

I/1

=

2343.47mm4

；III-III断面弯曲应力：σ

=(Q'FZL/4-M2)/W3=

44.80Mpa；W

III-III断面弯曲力矩：M

2

Q//(11/2/I/I=23700.71N.mm；2III-III断面系数：W()/I-I断面拉应力：

=8983.33mm；

L1

/(2()))

15.22Mpa；I-I断面扭矩引起的弯曲应力：

W

N

1

=((M/1)

AB

)=

0.32N.mm；弯曲力矩：M

=M

=

3013.79N.mm；阀杆螺母凸肩摩擦力矩:M

=2/3

fQTJ

(rFZ

w

N

)/(r

r2wN

))=

3013.79N.mm；①由查表3-26（3）得：凸肩部分摩擦系数:

f

TJ

=

0.30；阀杆螺母凸肩外半径r：阀杆螺母凸肩内半径r:I-I断面合成应力:

设计给定设计给定

24.00mm；20.00mm；

1

W

N

=

25.53Mpa；由查表3-3：许用拉应力〕=L许用弯曲应力〕=W

82Mpa；102Mpa；

ss注：

＜〔σ

L

W

＜〔σ〕W11、手轮总矩及周力关闭时总矩扭(不带滚珠轴承):M

=

M

49024.40N.mm；关闭时阀杆螺纹摩擦力矩,由4序号④得：M=FL阀杆螺母凸肩摩擦力矩，由10序号①得：

46010.60N.mm；M=园周力：Q=2M'/D式中：

0

3013.79N.mm；手轮直径D：0代入式子的：Q=s

设计给定

250mm；392.20Mpa；

参考文献[1]陆培文主编.实用阀门设计手册M].北京：机械工业出版社，2002[2]陆培文主编.阀门设计计算手册.中国标准出版社，1994[