设计计算书 闸阀新.docx

设计计算书 闸阀新.docx

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设计计算书闸阀新

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

1

阀体壁厚验算

[t]﹥t合格

计算壁厚

21.6

mm

计算压力

p

PN设计给定

10

MPa

计算内径

设计给定

200

mm

腐蚀余量

C

查表4-14（杨源泉）

3

mm

许用拉应力

查表3-3（陆培文）

51

MPa

实际厚度

设计给定

26

mm

2

密封面上总作用力及计算比压（M1）

qMF≤q≤[q]合格

P1022-A

密封面上总作用力

QMZ

QMZ=QMJ+QMF

424532.2

N

密封面处介质作用力

QMJ

QMJ=π/4（DMN+bM）2P

351148.2

N

密封面内径

DMN

设计给定

205

mm

密封面宽度

bM

设计给定

6.5

mm

计算压力

P

设计给定

10

Mpa

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

2

密封面上密封力

QMF

QMF=π（DMN+bM）bMqMF

73384

N

密封面必需比压

qMF

设计手册表3-13

17

MPa

密封面计算比压

q

q=QMZ/π（DMN+bM）bM

98

MPa

密封面许用比压

[q]

设计手册表3-14

250

MPa

3

阀杆强度验算

σL＜[σL],σY＜[σY],τN＜[τN],σΣ＜[σΣ]合格

P1028-A

关闭时阀杆总轴向力

Q’FZ

Q’FZ=K1QMJ+K2QMF+QP+QT

175976.58

N

开启时阀杆总轴向力

Q’’FZ

Q’’FZ=K3QMJ+K4QMF-QP+QT

179412

N

阀杆最大轴向力

QFZ

取Q’FZ及Q’’FZ中较大值

179412

N

系数

K1

设计手册表3—31

0.29

系数

K2

设计手册表3—31

0.77

系数

K3

设计手册表3—31

0.41

系数

K4

设计手册表3—31

0.62

密封面处介质力

QMJ

前表计算

351148.2

N

密封面上密封力

QMF

前表计算

73384

N

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

3

阀杆径向截面上

介质作用力

QP

QP=π/4d2FP

13847.4

N

阀杆直径

dF

设计给定

42

mm

计算压力

P

设计给定

10

MPa

阀杆与填料摩擦力

QT

QT=ΨdFbTP

3790.5

N

系数

Ψ

设计手册表3—15

3.26

填料深度

hT

设计给定

46

mm

填料宽度

bT

设计给定

9.5

mm

轴向应力

σL

σL=Q’’FZ/FS

90.7

MPa

轴向应力

σY

σY=Q’FZ/FS

89

MPa

阀杆最小截面积

FS

设计手册表3-17

1978

mm2

扭应力

τN

τN=M’FL/WS

6.7

MPa

关闭时阀杆螺纹

摩擦力矩

M’FL

M’FL=Q’FZRFM

172457.3

N．mm

螺纹摩擦半径

RFM

设计手册表3-16

0.98

mm

阀杆最小断面系数

WS

设计手册表3—17

25750

mm3

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

3

合成应力

σΣ

σΣ=

σ2L（或σY）2+4τ2N

91.7

MPa

许用拉应力

[σL]

设计手册表3—7

150

MPa

许用压应力

[σY]

设计手册表3—7

160

MPa

许用扭应力

[τN]

设计手册表3—7

95

MPa

许用拉应力

[σΣ]

设计手册表3—7

155

MPa

4

阀杆头部强度验算

τ＜[τ]合格

P1030-A

剪应力

τ

τ=（Q”FZ-QT）/2bh

62.54

Mpa

开启时阀杆总轴向力

Q’’FZ

前表计算

179412

N

阀杆与填料摩擦力

QT

前表计算

3790.5

N

扁方宽

b

设计给定

54

mm

扁方高

h

设计给定

26

mm

许用剪应力

[τ]

设计手册表3-7

90

MPa

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

5

阀杆稳定性验算

λ＜λoσY＜[σY]合格

P1031-A

允许细长比

λ0

设计给定（取30）

30

实际细长比

λ

λ=4μλlF/dF

32.2

支承形式影响系数

μλ

设计手册表3-21

0.416

中间支承到端点长度

l0

设计给定

mm

计算长度

lF

设计给定

812

mm

阀杆直径

dF

设计给定

42

mm

临界细长比

λL

设计手册表3-22

81.5

压应力

σY

σY=Q’FZ/F

62.2

N

关闭时阀杆总轴向力

Q’FZ

前表计算

175976.58

N

阀杆截面积

F

设计手册表3-15

2828

mm2

实际许用压应力

[σY]

设计手册图3-2

115

MPa

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

6

闸板厚度验算

S’B=R+C

SB≥S’B

　合格闸板的

P1043-A

计算厚度

S’B

KP

[σW]

34.1

mm

密封面平均半径

R

R=1/2（DMN+bM）

69

mm

系数

K

设计选定（1.24）

1.24

计算压力

P

设计给定

10

MPa

许用弯曲应力

[σW]

设计手册表3-3

61

MPa

腐蚀余量

C

设计给定

3

mm

实际厚度

SB

设计给定

38

mm

7

中法兰连接螺栓常温时强度验算

σL＜[σL]合格

2.7

P1052-A

操作下总作用力

Q’

Q’=QDJ+QDF+QDT+Q’FZ

938336.2

N

最小预紧力

Q”

Q”=QYJ

279702

N

螺栓计算载荷

QL

取Q’与Q”中较大值

938336.2

N

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

7

垫片处介质力

QDJ

QDJ=π/4D2DPP

244822.3

N

垫片平均直径

DDP

设计给定

176.6

mm

计算压力

P

设计给定

10

MPa

垫片上密封力

QDF

QDF=2πDDPBNmDPP

468572.8

N

垫片有效宽度

BN

设计手册表3-23

13

mm

垫片宽度

bDP

设计给定

26

mm

垫片系数

mDP

设计手册表3-24

3.25

垫片弹性力

QDT

QDT=ηQDJ

48964.5

N

系数

η

按固定法兰取（0.2）

0.2

关闭时阀杆总轴向力

Q’FZ

前表计算

175976.58

N

必需预紧力

QYJ

QYJ=πDDPBNqYJKDP

279702

N

密封面预紧比压

qYJ

设计手册表3-24

38.8

MPa

垫片形状系数

KDP

按圆形取（1.0）

1.0

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

7

螺栓拉应力

σL

σL=QL/FL

137.3

MPa

螺栓总截面积

FL

FL=ZF1

6833.6

mm2

螺栓数量

Z

设计给定

16

单个螺栓截面积

F1

设计手册表3-9

427.1

mm2

螺栓直径

dL

设计给定

27

mm

许用拉应力

[σL]

设计手册表3-9

151

MPa

螺栓间距与直径比

LJ

LJ=πD1/ZdL

2.86

螺栓孔中心园直径

D1

设计给定

394

mm

8

中法兰连接螺栓初加温时强度验算

n'S＞1.25合格

P1053-A

螺栓计算载荷

Q’LZ

Q’LZ=QLZ+Q’t

2545610.8

N

常温时螺栓计算载荷

QLZ

前表计算

938336.2

N

初加温时螺栓温度变形力

Q’t

L

FLEL

δDP

Δt’αL

Q’t=

FDPEDP

+

1607274.6

N

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

8

初加温时温度差

Δt’

设计手册表3-25

90

℃

介质工作温度

t

设计给定

425

℃

材料线胀系数

α

设计手册表3-8

12.6

1/℃

螺栓计算长度

L

L=2h+δDP

124.5

mm

中法兰厚度

h

设计给定

60

mm

垫片厚度

δDP

设计给定

4.5

mm

中法兰温度

t'F

t'F=0.5t

212.5

℃

螺栓温度

t'L

t'L=t'F-Δt’

122.5

℃

螺栓总截面积

FL

前表计算

6833.6

mm2

螺栓材料弹性模量

EL

设计手册表3-8

2.1

MPa

垫片面积

FDP

FDP=πDDPbDP

14417.6

mm

垫片平均直径

DDP

前表计算

176.6

mm

垫片宽度

bDP

前表计算

26

mm

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

8

垫片材料弹性模量

EDP

设计手册表3-24

3

MPa

螺栓拉应力

σ’L

σ’L=Q’LZ/FL

372.5

MPa

安全系数

n'S

n'S=（σS）t'L/σ’L

1.57

屈服点

（σS）t'L

设计手册表3-8

585

MPa

9

中法兰连接螺栓高温时强度验算

n'S＞1.35合格

P1055-A

螺栓计算载荷

Q”LZ

Q”LZ=QLZ+Q”t

1277649.7

N

常温时螺栓计算载荷

QLZ

前表计算

938336.2

N

高温时螺栓温度变形力

Q”t

=Q’tΔt”/Δt’

339313.5

N

高温时温度差

Δt”

设计手册表3-25

19

℃

介质工作温度

t

设计给定

425

℃

初加温时温度差

Δt’

设计手册表3-25

90

℃

初加温时螺栓温度变形力

Q’t

前表计算

1607274.6

N

中法兰温度

t"F

t"F=0.9t

382.5

℃

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

9

螺栓温度

t"L

t"L=t"F-Δt”

363.5

℃

螺栓拉应力

σ”L

σ”L=Q”LZ/FL

187

MPa

螺栓总面积

FL

前表计算

6833.6

mm2

安全系数

n"S

n"S=（σS）”tL/σ”L

2.35

屈服极限

（σS）”tL

设计手册表3-8

440

MPa

10

阀体中法兰强度验算

[σW]＞σW1,[σW]＞σW1I,合格

P1059-A

常温时比值系数

n

n=QLZ/[σW]

15832.6

mm2

初加温比值系数

n'

n'=Q’LZ/[σ’W]

16764.4

mm2

高温时比值系数

n"

n"=Q”LZ/[σ”W]

10781.9

mm2

计算载荷

Q

取比值系数最大时的QLZ

135869.37

N

常温时螺栓计算载荷

QLZ

前表计算

938336.2

N

初加温螺栓计算载荷

Q’LZ

前表计算

2545610.8

N

高温时螺栓计算载荷

Q”LZ

前表计算

1277649.7

N

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

10

许用弯曲应力

[σW]

设计手册表3-3

61

MPa

许用弯曲应力

[σ’W]

[σ’W]=（σs）’tF/1.25

152

MPa

屈服点

（σs）’tF

设计手册表3-2（根据t’F）

190

MPa

中法兰温度

t'F

前表计算

212.5

℃

许用弯曲应力

[σ”W]

取（σS）”tF/1.35与（σR）”tF/0.9中较小值

118.5

MPa

屈服点

（σs）”tF

设计手册表3-2（根据t”F）

160

MPa

中法兰温度

t"F

前表计算

382.5

℃

蠕变极限

（σR）”tF

设计手册表3-2

70

MPa

I-I断面弯曲应力

σW1

σW1=Ql1/W1

52

MPa

力臂

l1

l1=（D1-Dm）/2

34

mm

螺栓孔中心园直径

D1

设计给定

394

mm

中法兰根径

Dm

设计给定

326

mm

断面系数

W1

W1=1/6πDmh2

614184

mm3

中法兰厚度

h

设计给定

60

mm

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

10

II-II断面弯曲应力

σW11

σW11=0.4Ql2/W11

45

MPa

力臂

l2

l2=l1+（Dm-Dn）/4

65.5

mm

计算内径

Dn

设计给定

200

mm

断面系数

W11

（）2

W11=

2

2

6

Dm-Dn

Dm+Dn

π

546280

mm3

11

阀盖强度验算

[σL]＞σL,[τ]＞τ合格

P1066-A

I-I断面拉应力

σL

πDn（SB-C）

Q’FZ

PDn

4（SB-C）

σL=+

33

MPa

计算压力

P

设计给定

10

MPa

计算内径

Dn

设计给定

274

mm

设计厚度

SB

设计给定

28

mm

腐蚀余量

C

设计给定

1

mm

关闭时阀杆总轴向力

Q’FZ

前表计算

175976.8

N

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

11

II-II断面剪应力

τ

Q’FZ

Pdr

τ=+

πdr（SB-C）

4（SB-C）

28.78

MPa

填料函外径

dr

设计给定

114

mm

许用拉应力

[σL]

设计手册表3-3

51

MPa

许用剪应力

[τ]

设计手册表3-3

30.5

MPa

12

阀盖支架强度验算

σW3＜[σW3],σΣ＜[σL]　合格

P1071-A

I-I断面弯曲应力

σWI

σWI=

Q’FZl

8

1+

1

1

HI3

W1

2lI2

25.5

MPa

关闭时阀杆总轴向力

Q’FZ

前表计算

175976.8

N

框架两重心处距离

l

l=l1+2b

210

mm

支架内宽

l1

设计给定

110

mm

立柱厚度

b

设计给定

50

mm

支撑高度

H

设计给定

218

mm

III-III断面惯性矩

I3

I3=（D-d）h3/12

2333333.3

mm4

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

12

阀杆螺母函外经

D

设计给定

128

mm

阀杆螺母函内经

d

设计给定

100

mm

阀杆螺母函高

h

设计给定

100

mm

II-II断面惯性矩

I2

I2=πab3/4

7850000

mm4

立柱宽

a

设计给定

80

mm

I-I断面系数

WI

WI=πab2/4

157000

mm3

III-III断面弯曲应力

σW3

σW3=（Q’FZl/4-M2）/W3

8.3

MPa

II-II断面弯曲力矩

M2

Q’FZL

2lI2

M2=

8

（1+）

HI3

4403819.4

Nmm

断面系数

W3

W3=（D-d）h2/6

46666.67

mm3

I-I断面拉应力

σL1

σL1=Q’FZ/2πab

7

MPa

I-I断面转矩引起

的弯曲应力

σNw1

lπba2/4

σNw1=

M0H

3.54

MPa

弯曲力矩

M0

M0=MTJ

33914.23

Nmm

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

12

阀杆螺母凸肩摩擦力矩

MTJ

3

fTJQ’FZ

MTJ=

（r3W-r3N）

r2W-r2N

2

858766.8

Nmm

凸肩部分摩擦因数

fTJ

设计手册表3-26

0.08

阀杆螺母凸肩外半径

rW

设计给定

62

mm

阀杆螺母凸肩内半径

rN

设计给定

60

mm

I-I断面合成应力

σΣ

σΣ=σWI+σL1+σNw1

37.34

MPa

许用拉应力

[σL]

设计手册表3-3

51

MPa

许用弯曲应力

[σW]

设计手册表3-3

61

MPa

13

总转矩及圆周力

P1077-A

关闭时总转矩

M’Σ

M’Σ=M’FL+MTJ

1031301

Nmm

关闭时阀杆螺纹摩擦力矩

M’FL

前表计算

172457.3

Nmm

阀杆螺母凸肩摩擦力矩

MTJ

前表计算

858843.7

Nmm

圆周力

QS

QS=2M’Σ/D0

1841.6

N

手轮直径

D0

设计给定

560

mm

序号

设计内容

符号

式中

符号

公式或索引

数据

单位

备注

14

流量系数

893.66m2

流量系数

CV

1.156KV

6533.7

m2

API6DP3

流量系数

KV

KV=Qρ/ΔP

5652

m2

P26-B

体积流量

Q

0.36FgV

282.5

m3/h

P94-C

管道横截面积

Fg

π（DN）2/4

314

cm2

公称通径

DN

设计给定

200

mm

介质流速

V

表6-1

2.5

m/S

C

流体密度

ρ

取水密度为

1000

Kg/m3

压力损失

’

ΔP

ξu2ρ/2

2.5

bar

P27-B

流阻系数

ξ

表1-48

0.08

B

介质平均流速

u

表6-1

2500

mm/S

C

参考文献：

1．《管道阀门》API6D第22版2002.1

2．《阀门-法兰、螺纹和焊接端》ASMEB16.34-1998

3．《实用阀门设计手册》（A）陆培文主编2002.9

4．《阀门设计手册》（B）杨源泉主编1992.12

5．《阀门设计》（C）沈阳阀门研究所编1976.1