毕业设计（论文）-50J41H-25手动截止阀设计.doc

金金 华华 职职 业业 技技 术术 学学 院院 JINHUAJINHUA COLLEGECOLLEGE OFOF PROFESSIONPROFESSION ANDAND TECHNOLOGYTECHNOLOGY 毕业综合项目成果毕业综合项目成果 2012 届 题 目 50J41H 25 手动截止阀设计 学 院 机电学院 专 业 数控技术 班 级 数控 091 学 号 200934020290138 姓 名 蒋希鹏 指导教师 王瑞敏 李银海 2011 年 12 月 30 日 金华职业技术学院毕业综合项目成果金华职业技术学院毕业综合项目成果 目目 录录 摘要 1 引言 1 1 截止阀的功能及特点 2 2 截止阀的分类 3 2 1 按结构形式分类 3 2 2 截止阀密封形式 4 3 工作原理 4 4 截止阀的设计原则 6 4 1 截止阀设计参照标准 6 4 2 截止阀的标示说明 6 4 3 主要性能规范 6 4 4 主要零部件材料和设计采用标准 7 4 5 主要零部件设计原则 7 4 5 1 阀体 7 4 5 2 阀瓣及阀瓣压盖 8 4 5 3 阀帽 9 5 截止阀 50J41H 25 的各零部件作用及主要计算 10 5 1 阀体 10 5 2 阀瓣 11 5 3 阀杆 12 5 4 中法兰 15 5 5 中法兰连接螺栓计算 17 5 6 阀帽 20 6 AUTO CAD 阀体的三维造型 21 6 1 AUTOCAD 在机械绘图中的作用 21 6 2 图层的设计 21 6 3 绘制标准图框 22 6 3 1 图纸幅面及格式 GB T 14689 1993 22 6 3 2 图框格式 22 6 3 3 标题栏 23 6 4 阀体零件图的绘制 24 7 结论 28 谢辞 28 参考文献 29 附见 1 50J41H 25 手动截止阀装配图及零件图 30 1 50J41H 2550J41H 25 手动截止阀设计手动截止阀设计 机电工程学院机电工程学院 数控技术专业数控技术专业 蒋希鹏蒋希鹏 摘要 摘要 截止阀的工作是依靠阀杠压力 使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合 阻止介 质流通 使阀瓣沿阀座的中心线作直线运动 完成截止阀的全开或者全关 本次课题 通过对 50J41H 25 国标钢制截止阀的设计 解决壁厚计算与校核 密封比压计算 阀 杆强度校核 螺栓强度校核 阀门结构设计的合理性以及对阀门标准的了解 并掌握 各零件的加工工艺及用途 由于球阀的很多数据都有标准 所以本次的设计主要计算 壁厚 计算阀瓣 阀杆各尺寸 其它的数据是通过查国家标准 机械行业标准 地方 标准等 然后通过验算校核 结合球阀的使用工况 给出数据 画出总装图 零件图 等 关键词关键词 阀瓣 阀座密封面 阀体 引言引言 阀门是国民经济建设中使用极广泛的一种机械产品 随着我国改革开放 建立社 会主义市场经济和开展对外贸易的需要 在石油 天然气 煤炭 冶金和矿石的开采 提炼加工和管道输送系统中 在石油化工 化工产品 医药和食品生产中 在水电 火电和核电的电力生产系统中 在城建的给排水 供热和供气系统中 在冶金生产系 统中 在船舶 车辆 飞机 航天以及各种运动机械的使用流体系统中 在国防生产 以及新技术领域里 在农业排灌系统中都需要大量的阀门新品种 阀门分自动阀门和驱动阀门 自动阀门 如安全阀 减压阀 蒸汽疏水阀 止回 阀 是靠装置或管道本身的介质压力的变化到达启闭目的的 驱动阀门 闸阀 截止 阀 球阀 蝶阀等 是靠驱动装置 手动装置 电动装置 液动装置 气动装置等 驱动控制装置或管道中介的压力 流量和方向 由于介质的压力 温度 流量和物理 化学性质的不同 对装置和管道系统的控制要求和使用要求也不同 所以阀门的种类 中规格非常多 据不完全统计 我国的阀门产品品种已达四千多个型号 近四万个规 格 随着新的工艺流程和控制要求的出现 随着阀门现代技术的应用 随着技术参数 和技术性能的不同发展 随着生产过程自动化要求的需要 将会对阀门提出新的要求 本论文将主要研究分析驱动阀门的柱塞式截止阀 手动装置 的结构和工作原理 主要计算壁厚 计算阀瓣 阀杆各尺寸 其它的数据是通过查国家标准 机械行业标 2 准 地方标准等 然后通过验算校核 结合截止阀的使用情况 给出数据 画出总装 图 零件图等 1 1 截止阀的功能及特点截止阀的功能及特点 截止阀是指关闭 阀瓣 件沿阀座中心线移动的阀门 它在管道上主要起切断作 用 其优点是结构简单 制造和维修方便 工作行程小 启闭时间短 密封面间摩擦 小 寿命长 其缺点是流阻系数大 截止阀主要有阀体 阀帽 支架 阀杆 阀杆螺母 阀瓣 填料函 密封填料 填料压盖及传动装置等零件组成 截止阀主要用于截断或接通管路中的介质 亦可用于流体的调节与控制 截止阀 的工作是依靠阀杠压力 使阀瓣密封面与 阀座密封面紧密贴合 阻止介质流通 使 阀瓣沿阀座的中心线作直线运动 完成截止阀的全开或者全关 由于该类阀门的阀杆 开启或关闭行程相对较短 而且具有非常可靠的切断功能 又由于阀座通口的变化与 阀瓣的行程成正比例关系 非常适合于对流量的调节 但是截止阀只许介质单向流动 安装时有方向性 截止阀的结构 长度大于闸阀 同时流体阻力大 长期运行时 密封可靠性不强 截止阀开启时 阀瓣的开启高度 为公称直径的25 30 时 流量已达到最 大 表示阀门已达全开位置 所以截止阀的全开位置 应由阀瓣的行程来决定 截 止阀是依靠阀瓣沿阀座的中心线作直线运动 实现开启和关闭 截止阀最明显的优点是 1 在开启和关闭过程中 由于阀瓣于阀体密封面间的摩擦力比闸阀小 因而 耐磨 2 开启高度一般仅为通道通道的 1 4 因此比闸阀小的多 3 通常在阀体和阀瓣上只有一个密封面 因此制造工艺性较好 便于维修 但是 截止阀的缺点也是不容忽视的 其缺点主要是 1 流阻系数比较大 因此造成压力损失 特别是在液压装置中 这种压力损失 特别明显 2 不适用于带颗粒 粘度较大 易结焦的介质 3 调节性能较差 3 2 2 截止阀的分类截止阀的分类 2 12 1 按结构形式分类按结构形式分类 1 上螺纹阀杆截止阀 这种截止阀的应用比较普遍 它的阀杆螺纹在壳体的外面 不与工作介质直接接 触这种可以使阀杆螺纹不受介质的侵蚀 同时也便于轮滑 操作省力 2 下螺纹阀杆截止阀 这种截止阀的阀杆螺纹在阀体内部 与介质直接接触 不仅无法轮滑 而且易受 介质侵蚀 多用在公称通径比较小和介质工作温度不高的地方 3 直通式截止阀 介质的进出口通道在同一个方向上 呈 180 这种形式的截止阀 使流动状态的 破坏程度相对较小 因此通过阀门的压力损失也相应减少 4 角式截止阀 截止阀的进出口通道不在同一方向上成 90 这种形式的截止阀 使通过阀门的 介质改变流动方向 因此会产生一些压力降 角式截止阀的最大优点是可以把阀门装 在管路系统的拐角处 这样既节约了 90 的弯头 又便于操作 这类阀门在化肥厂的 合成氨生产系统中和制冷系统中应用广泛 5 三通截止阀 具有三个通道的截止阀 通常用于改变介质流动方向和分配介质 6 直流式截止阀 阀杆和通道成一定角度的截止阀 其阀座密封面与进出口通道有一定角度 阀体 可制成整体式 也可制成分体式 阀体分体式的截止阀用两阀体把阀座夹在中间 既 便于制造又便于维修 这类截止阀使流体几乎不改变流动方向 是截止阀中流阻最小 的 其按装方式和直通式接近 但应特别注意在按装后便于操作 7 柱塞式截止阀 柱塞式截止阀是常规截止阀的变形 在柱塞阀中 其阀瓣和阀座式按柱塞阀的原 理设计的 把阀瓣设计成柱塞 阀座设计成套环 靠套环和柱塞的配合实现密封 这 种阀门的制造工艺简单 套环可以用柔性石墨或聚四氟乙烯制成 密封性能好 高低 温介质均可使用 该阀主要作开启或关闭作用 但是 设计成特殊形的柱塞和套环也 可以用于流量调节 这种阀的缺点是启 闭速度慢 8 针形截止阀 4 针形截止阀式作为精确的流量控制用的 通常仅限用于小口径 一般阀座孔的直 径比公称通径小 9 内压自封式阀帽截止阀 主要适用于高温高压的管路系统中 阀体内腔中压力越高阀帽密封性越好 10 螺纹焊接式阀帽截止阀 这种截止阀的阀体与阀帽为螺纹连接 然后再用焊接密封 保证阀体与阀帽的连 接处绝无外漏 这种结构多适用于 API602 CL800 CL1500 公称直径 15 500 的锻钢 阀门 主要应用于石化和电力行业 2 22 2 截止阀密封形式截止阀密封形式 1 平面密封 阀体密封与阀瓣密封面均由平面构成 这种密封便于机械加工 制造工艺简单 2 锥面密封 阀体密封面与阀瓣密封面均制成圆锥面 这种密封副密封省力 亦可靠 介质中的杂物不易落在密封面上 3 球面密封 阀体密封面制成很小的圆锥面 而阀瓣是可以灵活运转的 硬度 较高的球体 这种密封副适用于高温 高压场合 密封省力 且密封可靠 寿命长 这种密封形式只适用与较小口径的阀门 3 3 工作原理工作原理 截止阀的种类很多图 3 1 是本次设计的截止阀 50J41H 25 图 3 1 反映截止阀的结 构及工作原理 如图 3 1 所示但零件 8 手轮逆时针旋转时 由于 13 阀杆螺母带动 16 阀杆转动并升起 阀杆因而带动 3 阀瓣向上升起 直到全部开启 则阀体通道两端介 质流通 当手轮顺时针旋转时 阀杆下降 阀杆带动阀瓣下降 直到关闭 则阀体通 道介质阻止流通 5 1 阀体 2 硬质合金 3 阀瓣 4 阀瓣盖 5 阀杆 6 垫圈 7 阀帽 8 六角螺母 9 螺杆 10 填料 11 填料压盖 12 阀杆螺母 13 垫片 14 六角螺母 15 手轮 16 紧定螺钉 17 六角螺母 18 活节螺栓 19 开口销 20 销轴 图 3 1 50J41H 25 截止阀结构装配示意图 6 4 截止阀的设计原则截止阀的设计原则 4 14 1 截止阀设计参照标准截止阀设计参照标准 1 阀体设计与制造按照 GB T 12225 的规定 2 法兰连接阀门的结构长度应符合 GB 12221 2005 长型的规定 3 端法兰尺寸按 GB 9113 1 2004 的规定 4 法兰密封面的粗糙度按 GB 9113 1 2004 的规定 5 阀门零件材料的抗腐蚀性应不低于阀体材料 4 24 2 截止阀的标示说明截止阀的标示说明 50J 41H 25C 阀体材料 WCB 公称压力 40PN 密封材料 Cr13 系不锈钢 结构形式 1 直通式 连接方式 4 法兰连接 阀门类型 J 截止阀 公称通径 DN50 4 34 3主要性能规范主要性能规范 截止阀设计的主要性能如图表 4 3 1 所示 表 4 3 1 截止阀主要性能表 公称通径 DN50 公称压力 PN25 适用介质水 油品 蒸气等 适用温度 29 T 425 壳体试验 6MPa 密封试验 4 4Map 气密封试验 0 6MPa 结构长度 230 7 4 44 4 主要零部件材料和设计采用标准主要零部件材料和设计采用标准 阀体 WCB 阀瓣 35 阀杆 2Cr13 阀帽 WCB 制造标准 API 608 尺寸公差 GB T 1804 2000m 的规定 材料标准 ASME B143 52 的规定 法兰尺寸标准 GB T9113 2 2004 的规定 压力试验标准 API 598 的规定 4 54 5 主要零部件计原则主要零部件计原则 考虑截止阀在实际应用在所遇到的情况进行分析 主要分析阀体 阀瓣 阀瓣压 盖和阀帽的结构及设计原则 8 4 5 14 5 1 阀体阀体 图 4 5 1 截止阀的阀体剖面图 截止阀阀体是阀的主要承压部件 并且容纳闭合元件 截止阀内的流动通道被设 计成具有光滑的圆弧内壁而没有尖锐的角和尖棱 如图 4 5 1 所示 这样可提供一个 不产生异常湍流及噪音的平稳工艺流动 流动通道本身必须具有恒定的面积以避免产 生任何附加的压力损失和过高的流速 截止阀具有较宽的两个端部连接 因此阀体可 适用于几乎每一种的端部连接 为适应无法兰结构其面对面尺寸太长 螺栓连接两个管 线法兰之间的阀体 这在旋转阀中是常见的 对截止阀来说 不匹配的端部连接也是 可以的 9 4 5 24 5 2阀瓣及阀瓣压盖阀瓣及阀瓣压盖 图 4 5 2 截止阀的阀瓣剖面图 图 4 5 3 截止阀的阀瓣压盖剖面图 截止阀的阀芯由阀瓣和阀瓣压盖组成 如图 4 5 3 和图 4 5 3 它是大于准确位置的 一个闭合元件 它使阀门按照流动特性和阀的位置改变流率 典型的阀芯由两个关键 零件组成 阀芯 它是调节元件的凸模部分 阀座环 它是凹模部分 阀芯插入阀座 环的部分叫做阀芯头 而通过截止阀顶部伸出的部分叫做阀芯杆 在阀芯杆的顶部上 车有丝扣以便与首轮机构相配合 单调座阀芯的主要优点是其严密关闭的可能性 在某 些情况下 可达到优于阀门最大流量的 0 01 这种情况是由于手动操纵器的力直接 作用于支座表面而造成的 在手动截止阀中有两种尺寸的阀芯 10 全阀芯 它是最常用的并涉及到阀座环的面积 该面积在截止阀特殊尺寸内可通过最 大流量 另一方面 当希望阀门节流到较该尺寸阀门额定流量为少时 则使用缩径阀 芯 如果使用全阀芯时 必须在较小的增量情况下对阀座节流关闭 但这是用手操纵 器难以获得的 优先的办法是使用小的阀座直径和相匹配的旋塞 它叫做缩径阀芯 4 5 34 5 3阀帽阀帽 图 4 5 4 阀帽剖面图 阀帽 如图 4 5 4 所示 是顶部工件的一个重要元件 并作为承压零件为阀体提供 了帽或盖 一旦它被安装在阀体上 它被阀帽或阀体的垫片所密封 它也用填料盒密 封阀芯杆 填料盒包括一系列的填料环 压盖或导向盖 填料间隔套以及抗挤出环 用以防止工艺介质向大气的少量泄漏 安装在填料盒上面的是压盖法兰 它用螺栓与 阀帽顶部连接 当压盖法兰螺栓已拧紧 填料被压缩并密封阀杆和阀帽孔 5 5 截止阀截止阀 50J41H 2550J41H 25 的各零部件作用及主要计算的各零部件作用及主要计算 5 15 1 阀体阀体 阀体是承压件 其主要是最小壁厚的与阀体密封面的计算 其壁厚直接影响该阀 门的适用寿命 壁太薄则强度不够达不到 11 要求 壁太厚成本太高 所以因选择合理的厚度和材料 密封面直接影响这阀门的好 坏 密封面由密封比压来确定 阀体最小壁厚的计算 如表 5 1 表 5 1 阀体壁厚参数表 序号序号名称名称符号符号式中符号式中符号公式或索引公式或索引单位单位 1计算厚度 B t 2 3 L P Dn C P mm4 8 2计算压力PPN 设计给定Mpa2 5 3计算内径Dn设计给定mm50 4许用拉应力 L 查表 3 3Mpa64 5腐蚀余量C设计给定mm4 6实际厚度 B t 设计给定mm9 注 1 为合格 B B tt 2 管路附件压力 温度额定值是根据材料相应温度下的许用应力而制定的 故不 进行高温核算 由表 5 1 得知 2 3 L P Dn C P 根据设计规定要求工作温度 350 查表 5 2 得 取 64 L 根据国标钢制截止阀 50J41H 25 所以 P 2 5Mpa Dn 50mm C 为腐蚀余量有设计给定 取 4mm 2 3 L P Dn C P 4 8mm4 2 5642 3 502 5 为合格 bB SS 所以取 6 8 B S 表 5 2 ZG230 450 许用应力表 材 料 牌 号 许 用 应 温度 12 力20200225250275300325350375400425450475 w 102102102100958782777472614538 L 82828280787368646057513731 ZG 2 30 450 T 515151504743 54138 5373630 522 519 5 25 2 阀瓣阀瓣 阀瓣在是截止阀的启闭件 阀瓣的密封面与阀体密封面紧密贴合 其密封面至关 重要 阀瓣密封面上总作用力及计算比压由表 5 3 得知 密封面宽度有设计给定 所以选取 4 M b 根据阀门实用手册第二版第 740 表 3 13 密封的必须比压得知 MF q 11 85Mpa MF q 密封材料为 Cr13 系不锈钢 根据阀门实用手册第二版 P741 表 3 14 密封材料的许用比压得知 密封面有滑动摩擦 250Mpa 无滑动摩擦 45Mpa 取无滑动摩擦 q q 45Mpa q 密封面内径与公称通径相等 所以 52mm MN D 压力取公称压力 P 4Mpa 密封面处介质的作用力 MJ Q 由表 5 3 得知 52 4 4 9847 04N MJ Q 2 M 4 MN bp D 4 2 密封面上密封力 MF Q 52 4 4 11 85 8334 816N MF Q MNMMMF Dbb q 密封面上总作用力 MZ Q 9847 04 8334 816 18181 856N MZ Q MJ Q MF Q 密封面计算比压 q 18181 856 52 4 4 25 85Mpa q b MZMNMM QDb 13 满足为合格 MF q q q 11 85Mpa 25 85Mpa 45Mpa MF q q q 满足要求 既合格 表 5 3 密封比压上总作用力及计算比压 1 M 序号序号名称名称符号符号式中符号式中符号公式或索引公式或索引单位单位 1密封面上总作用力 MZ Q MJ Q MF Q N 2密封面处介质的作 用力 MJ Q 2 M 4 MN bp D N 3密封面内径 MN D 设计给定mm 4密封面宽度 M b 设计给定mm 5计算压力 PPN 设计给定 Mpa 6密封面上密封力 MF Q MNMMMF Dbb q N 7密封面必须比压 MF q Mpa 8密封面计算比压 q b MZMNMM QDb Mpa 9密封面许用比压 q AAMpa 注 q MF q q 5 35 3 阀杆阀杆 阀杆应设计成当填料或填料压盖拆除后能防止内压使阀杆冲出的防阀杆冲出装置 阀杆材料的抗腐蚀性应不低于阀体材料 阀杆头部强度验算 图 5 3 1 阀杆头部剖面图 注 1 为合格 T T Y Y 14 2 表 4 96 在 2006 版 阀门实用手册 P1084 1085 表 4 96 3 参考 阀门实用手册 第二版 P1117 表 5 97 1 阀杆与填料的摩擦力 T Q FT d b p 根据表 3 15 查得2 82 T T h b 系数 填料深度 由设计给定 在总装图量出 36mm T h 填料宽度 由设计给定 在总装图量出 8mm T b 36 8 4 5 T T h b 阀杆直径 由设计给定 查 阀门实用手册 2006 版 P1676 表 8 3 6 钢 F d 制截止阀阀杆直径 GB T 12235 得 20 F d 压力计算 有设计给定 取公称压力 PN 25 2 5Mpa pp 阀杆与填料的摩擦力 2 82 22 5 4 1095N T F FT d b p 2 密封面上密封力 51 3 3 11 85 5595 48N MF F MNMMMF Dbb q 3 密封面处介质的作用力 51 3 2 5 5722 65N MJ F 2 M 4 MN bp D 4 2 4 阀杆径向截面上的介质作用力 P F 202 5 785N 2 4 PF Fd p 4 2 5 关闭时阀杆总轴向力 1FZ F FZF 12MJMFPT K FK FFF K1 K2 K3 K4 为系数 实用阀门手册 第二版 P759 查表 3 31 取 K1 0 29 K2 0 77 K3 0 41 K4 0 62 0 29 5722 65 0 77 5595 48 785 1095 11263N FZF 12MJMFPT K FK FFF 6 开启时阀杆总轴向力 2FZ F 0 29 5722 65 0 77 5595 48 785 1095 4332N FZF 12MJMFPT K FK FFF 15 所以取 11263N FZF FZF FZ F FZF 阀杆最小截面积 S A S A 2 min 4 d 由总装图可知 min 20d 所以 314 S A 2 min 4 d 2 20 4 2 mm Y 轴向应力 11263 314 35 84Mpa FZ Y S F A 4332 314 13 8Mpa FZ L S F A 关闭时阀杆螺纹摩擦力矩 螺纹摩擦半径由表 3 16 公式查得 0 247 2 FMll d R tan 2 FM R 0 247 11263 2781 96 N FLM FM R FZF 扭应力 4 2 Mpa N FL T M W 660 96 2781 合成应力 Mpa 2222 438 34 3 538 9 YN T 经检验 L L Y Y 所以合格如表 5 4 表 5 4 阀杆的计算参数 序号序号名称名称符号符号 式中式中 符号符号 公公 式式单位单位 计算计算 数据数据 1 关闭时阀杆总 轴向力 FZF T T 12MJMFPT K FK FFF N 11263 2 开启时阀杆总 轴向力 FZF 12MJMFPT K FK FFF N 4332 3 阀杆最大轴向 力 FZ F取及中较大值 FZF FZF N 11263 4 密封面处介质 作用力 MJ F序号3 N 57722 16 5 密封面上密封 力 MF F序号2 N 5595 4 6 阀杆径向截面 上介质作用力 P F 2 4 F d p N 785 7阀杆直径dF设计给定mm 20 8计算压力P设计给定Mpa 2 5 9 阀杆与填料摩 擦力 T F dFbTP N 1095 10系数 查表 4 12 按 hT bT 3 65 11填料深度hT设计给定mm 42 12填料宽度bT设计给定mm 6 13轴向应力 L FZ S F A Mpa 13 8 14轴向应力 Y FZ S F A Mpa 35 84 15扭应力 N FL T M W Mpa 4 2 16 阀杆最小截面 积 S A 查表 4 14 或按退刀槽处计 算 mm2 314 17 关闭时阀杆螺 纹摩擦力 FLM FZF FMRN mm 2781 9 18螺纹摩擦半径 FM R 查表 4 13 或按螺纹计算 mm 0 247 19 阀杆最小断面 系数 WS 查表 4 14 或按退刀槽处计 算 mm3 660 20合成应力 22 4 YN T Mpa 36 85 21许用拉应力 L 查表 3 7Mpa 170 00 22许用扭应力 N 查表 3 7Mpa 110 00 23许用压应力 Y 查表 3 7MPa 185 00 24许用合成应力 查表 3 7MPa 175 00 结论 L L N N Y Y 合格 5 45 4 中法兰中法兰 中法兰的尺寸设计要求有足够的强度 17 图 5 4 1 中法兰局部剖视图 表 5 5 螺栓 中法兰的计算参数 序号序号名称名称符号符号式中符号式中符号公式或索引公式或索引单位单位 1常温时比 值系数 n FLZ W mm2390 2计算载荷F取 FLZN30040 3常温时螺 栓计算载 荷 FLZ表 5 123N30040 4许用弯曲 应力 W 查表 3 3Mpa77 5I I 端面弯 曲应力 WI Fl1 WIMpa50 57 6力臂l12 m1 DD mm9 7螺栓孔中 心孔直径 D1设计给定mm117 8中法兰根 径 Dm设计给定mm99 9端面系数W1 2 mh 6 1 D mm316 78 10中法兰厚 度 h设计给定mm18 11断面 弯曲应力 WII IIWF l4 02 Mpa23 46 12力臂l2 4 l nm 1 DD mm16 75 13计算内经Dn设计给定mm68 14断面系数WII 2 nmnm 226 DDDD mm310 49 注注 常温时 为合格 1W W w W 1 断面系数 W1 Dm 99 h 18 2 1 6 mD h 18 W1 3 14 99 182 16786 1 6 2 力臂 D1 Dm 2 D1 117 Dm 99 1 l 由上可知 9 1 l 3 I I 断面弯曲应力 1W 1 1FlW 由上可得 30040 9 5346 50 57 MPa 1W 查表 5 5 得 W 77 MPa W 故 合格 1W 4 断面系数 WII 2 nmnm 226 DDDD 得 10498 mm3 W 力臂 得 16 75mm 1 2 4 mnDD ll 2 l 5 II II 断面弯曲应力 w 2 0 4FlW 由上所得 23 46 MPa w 综上所述 W W 1W w 故合格 5 55 5 中法兰连接螺栓计算中法兰连接螺栓计算 表 5 6 螺栓 中法兰的连接计算参数 序号序号名名 称称符号符号 式中符式中符 号号 公公 式式单位单位计计 算算 数数 据据 1操作下总作用力F FDJ FDF FDT F F Z N61788 2 2最小预紧力F FYJN25748 3螺栓计算载荷FL取 F 或 F 中较大值N61788 2 4 垫片处介质作用 力 FDJ 4 DDP2 P N20096 5垫片平均直径DDP设计给定mm80 6计算压力P设计给定Mpa4 7垫片上密封力FDF 2 DDP BN mDP N25120 19 P 8垫片有 效宽度BN查表 4 20 根据 bDP mm5 9垫片宽度bDP设计给定mm4 10垫片系数mDP查表 4 212 5 11垫片弹性力FDT QDJ N4019 2 12系数 按固定法兰取 0 2 0 2 13 关闭时阀杆总轴 向力 F FZ序号 G1 1N12034 1 14必须预紧力FYJ DDP BN qYJ K DP N25748 15密封面预紧比压qYJ查表 3 24MPa20 5 16垫片形状系数KDP按圆形取 1 1 17螺栓拉应力 L FL ALMPa73 8 18螺栓总截面积ALZ A1mm21230 88 19螺栓数量Z设计给定个8 20单个螺栓截面积A1查表 3 9 根据 dL mm2153 86 21螺栓直径dL设计给定mm14 22许用拉应力 L 查表 3 9 根据 dL Mpa110 23 螺栓间距与直径 比 LJ D1 Z dL 3 14 24 螺栓孔中心圆直 径 D1设计给定mm112 结论 L 2 7 LJ 4 合格 1 操作总作用力 F DJDFDTFZ FFFF P DDP 80mm DJ F 4 2 DP D 802 2 5 1256 N DJ F 4 垫片密封力 DF F2 DPNDP DB mP 垫片有效宽度 查表 3 23 根据 bDP N B 得 BN 5 mm 垫片系数 mDP 查表 3 24 得 mDP 2 75 由上所得 DF F2 DPNDP DB mP 20 得 17270 N DF F 垫片弹性力 0 2 DTDJ FF 得 0 2 20096 251 2 N DT F 关闭时阀杆总轴向力 查表 5 6 序号 1 得 12034 1 N FZF FZF 由上述所得 F DJDFDTFZ FFFF 得 1256 17270 251 2 11263 30040N F 2 最小预紧力 YJ FF YJDPNYJDP FDBqK 由上所得 3 14 80 5 20 5 1 YJ F 25748N YJ F 所以 F 30040N F F 螺栓计算载荷 FL 取中较大值 FF和 FDJ FDF FDT F FZ 由上可得 F 30040 N F FYJ 25748N F FL 61788 2N 螺栓拉应力 FL AL L AL Z 8 1ZA A1 得 A1 153 86mm2 2 4 D 由上可得 AL 1230 88 mm2 FL AL L 得 50 1 MPa L 查表得 L 77 21 L 故合格 L 螺栓间距与直径比 LJ D1 Z dL 由上可得 LJ 3 14 结论 L 2 7 LJ 4 故 合格 L 5 65 6 阀帽阀帽 阀帽是承压件 主要是最小壁厚的与阀体密封面的计算 其壁厚直接影响该阀门 的适用寿命 壁太薄则强度不够达不到要求 壁太厚成本太高 因此选择合理的厚度 材料 管路附件压力 温度额定值是根据材料相应温度下的许用应力而制定的 故不进行 高温核算 表 5 7 阀帽的计算参数表 序号序号名称名称符号符号式中符号式中符号公式或索引公式或索引单位单位 1计算厚度 t B K 2 L P R C mm4 1 2计算压力PPN 设计给定Mpa2 5 3内球面半径R设计给定mm5 4许用拉应力 W 查表 5 2Mpa77 5腐蚀余量C设计给定mm4 6形状系数K2 7实际厚度 B t 设计给定mm9 注 1 为合格 B B tt 1 阀帽厚度 由上表得知 K 2 3 W P Dn C 根据设计规定要求工作温度 350 查表 5 7 得 取 77 W 根据国标钢制截止阀 50J41H 25 所以 P 2 5Mpa R 5 C 为腐蚀余量有设计给定 取 4mm 查表 5 7 得 K 2 r R 22 4 1mm Bt 2 3 W P R KC 42 773 2 55 2 为合格 B B tt 6 6 AutoCADAutoCAD 阀体的三维造型阀体的三维造型 6 16 1 AutoCADAutoCAD 在机械绘图中的作用在机械绘图中的作用 CAD 技术与传统的人工绘图技术相比有很大的优势 使用 CAD 技术可方便的绘 制和编辑图形 而且成图质量高 将 CAD 技术与 CAM 技术相结合 无须借助图纸等 媒介便可将设计结果传送至生产单位 避免了许多人为因素造成的错误 AutoCAD 是由美国Autodesk欧特克公司于二十世纪八十年代初为微机上应用 CAD 技术 Computer Aided Design 计算机辅助设计 而开发的计算机绘图软件包 经过不断的 完善 现已经成为国际上广为流行的绘图工具 在机械绘图方面 AutoCAD 的应用十分普遍 使用它可以绘制剖视图 剖面图 零件图和装配图等二维图形 也可以绘制轴测图和三维模型等 AutoCAD 提供的尺寸 查询和图块使用等辅助功能可以让设计者完全摆脱图板 丁字尺式的传统设计理念 提高了设计速度 从而有更多的时间考虑产品的可行性 6 26 2 图层的设计图层的设计 图层的概念类似投影片 将不同属性的对象分别画在不同的投影片 图层 例如 将图形的主要线段 中心线 尺度标注等分别画在不同的图层上 每个图层可设定不 同的线型 线条颜色 然后把不同的图层堆栈在一起成为一张完整的视图 如此可使 视图层次分明有条理 方便图形对象的编辑与管理 在使用图层功能绘图之前 首先要对图层的各项特性进行设置 包括建立和命名图层 设置当前图层 设置图层的颜色和线型 图层是否关闭 是否冻结 是否锁定以及图 层删除等 图层的设置 点击菜单格式图层设置中心线 尺寸线 剖面线等各种线条的颜色 粗细进行设计 如图 6 2 1 所示 23 图图 6 2 16 2 1 图层的设置图层的设置 6 36 3 绘制标准图框及标题栏绘制标准图框及标题栏 图框和图纸标题栏几乎是 CAD 制图中的必备内容 一般这些样式是由公司统一制 定的 每个公司所用都有些小差别 这种样式规定后 几乎很少会有人去变动 设计 师都是把这些样式套用到设计图中 设计师也可以自己制作 CAD 标题栏 既可以通过 一些常用的方式 也可以通过中望 CAD2011 的表格来制作 6 3 16 3 1 图纸幅面及格式 图纸幅面及格式 GB TGB T 14689 199314689 1993 其中 GB 为 国标 国家标准的简称 二字的汉语拼音字头 T 为推荐的 推 字 的汉语拼音字头 14689 为标准编号 1993 为标准颁布的年号 另有部分源自 机械 制图 国家标准 例如 GB T 4458 4 1984 其中 4458 4 为标准编号 1984 为该标准 颁布的年号 6 3 26 3 2 图框格式图框格式 图纸宽度 和长度 组成的图面称为图纸幅面 24 图纸上必须用粗实线画出图框 其格式如图 所示 分为留有装订边和不留装订 边两种 但同一产品的图纸只能采用一种格式 1 留有装订边的图纸的图框格式如图 3 a b 所示 图中尺寸 a c 按表 1 的规 定选用 2 不留装订边的图纸的图框格式如图 3 c d 所示 图中尺寸 e 按表 1 的规定选 用 3 加长幅面图纸的图框尺寸 按所选用的基本幅面大一号的图框尺寸确定 例如 A2 3 的图框尺寸 按 A1 的图框尺寸确定 即 e 为 20 或 c 为 10 而 A3 4 的图框尺 寸 按 A2 的图框尺寸确定 即 e 为 10 或 c 为 10 6 3 36 3 3 标题栏标题栏 标题栏一般由名称及代号区 签字区 更改区及其他区组成 标题栏的格式和 尺寸按 GB T 10609 1 1989 的规定 如 6 3 3 图所示 图 6 3 3 标题栏 25 6 46 4 阀体零件图的绘制阀体零件图的绘制 阀体的造型 绘制阀体的主视图步骤 1 打开 AutoCAD 软件 设置绘图工具栏 开启线宽 创建图层 2 建立坐标系 确定阀体两端孔的位置 注意坐标系的长度略大于阀体的长和高 如图 6 4 1 所示 图 6 4 1 建立坐标系 3 绘制阀体的主视图形状 部分对称的图形可以用 修改 工具栏的 镜像 按钮 如 6 4 2 图所示 图 6 4 2 主视图轮廓 26 4