球阀设计计算说明书样本.docx
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球阀设计计算说明书样本
阀体壁厚验算………………………………………………………………………………1
密封面比压验算……………………………………………………………………………2
阀杆力矩计算………………………………………………………………………………3
阀杆头部强度验算…………………………………………………………………………5
中法兰螺栓强度验算………………………………………………………………………6
阀体中法兰强度验算………………………………………………………………………7
弹簧预紧力计算……………………………………………………………………………8
弹簧强度校核………………………………………………………………………………9
参考资料
1、GB/T12237-…………………………………………法兰和对焊连接钢制球阀
2、JB/T79-94…………………………………………………凸面整体铸钢管法兰
3、GB/T12221-…………………………………………阀门结构长度
4、GB/T12224-…………………………………………钢制阀门的一般要求
5、机械工业出版社…………………………………………《机械设计师手册》
6、机械工业出版社…………………………………………《实用阀门设计手册》
7、机械工业出版社…………………………………………《阀门设计计算手册》
说明
1、以公称压力作为计算压力
2、对壳体壁厚的选取,在满足计算壁厚的前提下,按相关标准取壳体最小壁厚且圆整整数,已具裕度
3、涉及的材料许用应力值按-29~38℃时选取
4、适用介质为水、油、气等介质
5、不考虑地震载荷、风载荷等自然因数
6、瞬间压力不得超过使用温度下允许压力的1.1倍
7、管路中应安装安全装置,以防止压力超过使用下的允许压力
型号
Q947F-16C-DN400
简
图
零件名称
阀体、阀盖
材料牌号
WCB
计算内容
阀体壁厚验算
根据
GB/T12224-
序号
计算数据名称
符号
公式
数值
单位
1
壳体计算壁厚
t1'
10.2
mm
2
计算压力
P
设计给定
1.6
MPa
3
计算内径
Dn
设计给定
610
mm
4
基本应力系数
[σ1]
设计给定
82
MPa
5
附加厚度
C
设计给定
5
mm
6
阀体标准厚度
tm
GB/T12224-
10.6
mm
7
阀体实际壁厚
t'
设计给定
15
㎜
8
9
10
11
12
13
结论:
t'>t1'
t'>tm合格
-1-
型号
Q947F-16C-DN400
简
图
零件名称
阀座
材料牌号
PTFE
计算内容
密封面比压验算
根据
《阀门设计计算手册》
序号
计算数据名称
符号
公式
数值
单位
1
密封面总作用力
QMZ
QMJ
206630
N
2
密封面上介质作用力
QMJ
0.785×Dm2×P
206630
N
3
阀座内径
D1
设计选定
401
mm
4
阀座外径
D2
设计选定
410
mm
5
计算压力
P
设计给定
1.6
MPa
6
阀座平均直径
Dm
(D1+D2)/2
405.5
mm
7
密封面宽度
bm
设计给定(D2-D1)/2
4.5
mm
8
密封面必须比压
qMF
(1.8+0.9×P)/(bm/10)1/2
4.8
MPa
9
密封面计算比压
q
0.3185QMJ/8Rhcosα
12
MPa
10
阀座与阀体配合套筒外径
d2
设计选定
391
mm
11
球体半径
R
设计选定
295
mm
12
密封面投影宽度
h
设计选定
4
mm
13
球体与密封圈接触点与通道轴法向夹角
α
设计选定
43.5
(°)
14
密封面许用比压
[q]
查《球阀设计与选用》表4-3
15
MPa
结论:
〔q〕≥q≥qMF
合格
-2-
型号
Q947F-16C-DN400
简
图
零件名称
阀杆
材料牌号
2Cr13
计算内容
阀杆力矩计算
根据
《阀门设计计算手册》
序号
计算数据名称
符号
公式
数值
单位
1
球阀阀杆力矩
MF
MQG+MFT+MZC
1163454.3
N·mm
2
固定球球阀的球体与阀座密封面间的摩擦力矩
MQG
MQG1+MQG2
1012522.7
N·mm
3
由阀座对球体的预紧力产生的摩擦力矩
MQG1
233268.3
mm
4
阀座密封圈与球体接触面外径
DMW
设计选定
410
mm
5
阀座密封圈与球体接触面内径
DMN
设计给定
401
mm
6
球体与密封圈接触点与通道轴法向夹角
φ
设计给定
43.5
(°)
7
球体最小预紧比压
qM
0.1p但不小于2MPa,对聚四氟乙烯≥1.6MPa
1.6
MPa
8
球体与密封面间摩擦因数
fM
聚四氟乙烯=0.05
0.05
9
球体半径
R
设计给定
295
mm
10
由介质工作压力产生的摩擦力矩
MQG2
779254.4
N
11
填料与阀杆间摩擦力矩
MFT
129600
N
12
轴承产生的摩擦力矩
MZC
21331.6
N
13
活动套筒阀座外径
DJH
设计选定
447
mm
14
设计压力
P
取公称压力
1.6
MPa
15
轴承摩擦因数
fZ
0.002
0.002
-3-
16
轴颈
dQJ
设计选定
85
mm
17
阀杆与填料摩擦力
QT
3456
N
18
阀杆直径
dF
设计选定
75
N
19
填料宽度
bT
设计选定
16
mm
20
系数
φ
查表3-15
1.8
21
22
23
24
25
26
27
28
29
300
31
32
33
34
35
36
37
29
300
31
32
33
34
35
36
37
38
-4-
型号
Q947F-16C-DN400
简
图
零件名称
阀杆
材料牌号
20Cr13
计算内容
阀杆头部强度验算
根据
《阀门设计计算手册》
序号
计算数据名称
符号
公式
数值
单位
1
阀杆头部扭转切应力
τN
MF/Ws
14
MPa
2
球阀阀杆力矩
MF
见前页
1163454.3
N·mm
3
头部断面系数
Ws
Πd³/16—b1t1t/d
82673
mm3
4
键槽深
t
d-t1
60
5
键深
t1
设计选定
7.5
mm
6
键宽
b1
设计选定
20
mm
7
材料许用扭切应力
〔τN〕
查表3-7
145
MPa
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
结论:
〔τN〕≥τN合格
-5-
型号
Q947F-16C-DN400
简
图
零件名称
中法兰螺柱
材料牌号
35CrMo
计算内容
中法兰螺栓强度验算
根据
《阀门设计计算手册》
序号
计算数据名称
符号
公式
数值
单位
1
螺栓计算载荷
QL
Q′、Q″中较大值
140861.2
N
2
操作下总作用力
Q′
QDJ+QDF+QDT
140861.2
N
3
最小预紧力
Q″
QYJ
67792.6
N
4
垫片处介质作用力
QDJ
0.785P*DDJ
798
N
5
垫片平均直径
DDJ
设计给定
635
mm
6
计算压力
P
设计给定
1.6
MPa
7
垫片上密封力
QDF
6.48DDJBNmDPP
139903.2
N
8
垫片有效宽度
BN
查表3-23
5
mm
9
垫片宽度
bDP
设计给定
10
mm
10
垫片系数
mDP
《实用阀门设计手册》
4.25
11
垫片弹性力
QDT
ηQDJ
160
N
12
系数
η
设计给定
0.2
13
必须预紧力
QYJ
3.14DDJBNqYJKDP
67792.6
N
14
密封面预紧比压
qYJ
《实用阀门设计手册》
71.2
MPa
15
形状系数
KDP
设计给定
1
16
双头螺柱拉应力
σL
QL/SL
13.7
MPa
17
双头螺柱总截面积
SL
ZS1
10250.4
mm2
18
双头螺柱数量
Z
设计给定
24
19
单个双头螺柱截面积
S1
《实用阀门设计手册》》
427.1
mm2
20
双头螺柱直径
dL
设计给定
23.3
mm
21
双头螺柱间距与直径比
LJ
Lmin/dL
3.8
22
双头螺柱孔最小间距
Lmin
设计给定
89.4
mm
23
许用拉应力
〔σL〕
《实用阀门设计手册》
198
MPa
结论:
〔σL〕≥σL2.7<LJ<5合格
-6-
型号
Q947F-16C-DN400
简
图
零件名称
阀体中法兰
材料牌号
WCB
计算内容
阀体中法兰强度验算
根据
《阀门设计计算手册》
序号
计算数据名称
符号
公式
数值
单位
1
计算载荷
Q
螺栓强度验算QL
140861.2
N
2
Ⅰ-Ⅰ处断面弯曲应力
σWⅠ
QX/WⅠ
25.3
MPa
3
力臂
X
(D1-DM)/2
20
mm
4
中法兰孔中心圆直径
D1
设计给定
685
mm
5
阀体凹止口直径
Dn
设计给定
645
mm
6
中法兰颈部直径
Dm
设计给定
655
mm
7
断面系数
WⅠ
1/6πDmh2
111370
mm3
9
法兰厚度
H
设计给定
32
mm
11
Ⅱ-Ⅱ处断面弯曲应力
σWⅡ
0.4QY/WⅡ
10.5
MPa
12
力臂
Y
X+(Dm-d)/4
31.25
mm
13
内腔直径
d
设计给定
610
mm
14
断面系数
WⅡ
167573
mm3
15
许用弯曲应力
〔σW〕
《实用阀门设计手册》
102
MPa
16
17
18
19
20
21
22
23
24
结论:
〔σW〕≥σWⅠ〔σW〕≥σWⅡ合格
-7-
型号
Q947F-16C-DN400
简
图
零件名称
弹簧
材料牌号
WCB
计算内容
弹簧预紧力
根据
《阀门设计计算手册》
序号
计算数据名称
符号
公式
数值
单位
1
弹簧预紧力
Q1
0.25π(D2^2-D1^2)qmin
9337
N
2
阀座外径
D2
设计给定
425
mm
3
阀座内径
D1
设计给定
401
mm
4
系数
qmin
qmin=0.1PN而且qmin≥1.6Mpa(取0.6)
0.6
MPa
5
计算压力
PN
设计给定
1.6
MPa
6
7
8
9
Ⅱ
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
-8-
型号
Q947F-16C-DN400
简
图
零件名称
弹簧
材料牌号
17-7PH
计算内容
弹簧强度校核
根据
GB/T23935
序号
计算数据名称
符号
公式
数值
单位
1
最大工作负荷
Pn
Q1/m
259.4
N
2
弹簧预紧力
Q1
设计已定,见"弹簧预紧力"
9337
N
3
弹簧数量
m
设计给定
36
4
最小工作负荷
P1
0.48Pj
155.6
N
5
工作极限负荷
Pj
1.25Pn
324.3
N
6
缠绕比
C
D/d
3.75
mm
7
弹簧中径
D
设计给定
7.5
mm
8
弹簧钢丝直径
d
设计给定
2
mm
9
曲度系数
K
((4C-1)/(4C-4))+0.615/C
1.44
10
弹簧刚度(要求)
P’
(Pn-P1)/2
52
Mpa
11
最大工作负荷下变形
Fn
Pn/P’
5
mm
12
单圈刚度
Pd’
Gd4/(8D3)
379
Mpa
13
剪切弹性模数
G
设计给定
80000
Mpa
14
有效圈数
n
Pd’/P’
5.5
15
总圈数
n1
n+2
7.5
16
节距
t
一般t≈D/3~D/2
3.1
mm
17
间距
δ
t-d
1.1
mm
18
自由高度
H0
nt+1.5d
23
mm
19
压并高度
H3
(n+1.5)d
12.6
mm
20
最小工作负荷下的变形
F1
P1/P’
3
mm
21
极限工作负荷下的变形
Fj
Pj/P’
6.2
mm
22
螺旋角
α°
arctg(t/πD)
6.2
度
-9-
23
螺旋角校核
α=5°~9°
度
24
弹簧单圈展开长度
l
≈πD
23.55
mm
25
展开长度
L
n1l
176.6
mm
26
极限工作负荷下的高度
Hj
H0-Fj
16.8
mm
27
最大工作负荷下的高度
Hn
H0-Fn
18
mm
28
最小工作负荷下的高度
H1
H0-F1
20
mm
29
切应力
446
MPa
30
许用切应力
查《机械设计手册》P7-11
750
MPa
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
46
47
结论:
≤
合格
-10-
- 配套讲稿:
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- 球阀 设计 计算 说明书 样本