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200 Z41W25P 阀门 设计 CAD

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任务书学院 XXX 专业 XXXX 班级 XXX 学生姓名 XXX 指导教师/职称 XX 1毕业设计(论文)题目：200Z41W25P阀门设计2毕业设计(论文)起止时间：20XX年11月1日 2019年6月7日3毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）1 设计条件根据阀门型号“200Z41W25P阀门”确定公称压力、公称直径、阀门结构形式等设计所需数据。2 参考书1）陆培文阀门设计入门与精通M北京：机械工业出版社，20092）陆培文阀门制造工艺入门与精通M北京：机械工业出版社，20103）陆培文阀门设计计算手册M第二版北京：中国标准出版社，20094）朱培元闸阀设计技术及图册M北京：机械工业出版社，20125）设计手册类书籍：机械设计手册等；3 毕业设计的目标及具体要求整个设计由论述、计算、图表、图纸几部分组成；论述应该条理清晰、观点明确；计算要求方法正确，计算公式和数据必须注明出处；说明书中所有公式必须写明编号，所有符号必须注明意义和单位；图表应能简要表达计算的结果；图纸从格式到内容都要符合制图标准要求。4毕业设计(论文)应完成的主要任务（1）阀门密封面比压计算、阀门通用零件的设计计算、阀门专用零件的设计计算。（2）阀门精度要求，制造、验收与装配的技术条件。（3）绘制设备总图、部件图、零件图5任务书下达日期 20XX年 11月 1 日 指导教师(签字) 200Z41W25P阀门设计开题报告一、题目来源本题目来源于社会实践。二、研究（设计）目的和意义改革开放四十多年来，我国阀门制造业得到了飞速发展。我国自行设计、制造的各种类型的阀门产品不仅广泛的应用于国民经济和国防建设的个部门，而且有大量的阀门产品出口。随着我国石油、化工、天然气、冶金、水电等行业的迅速发展，对阀门的品质、数量和质量有了更高的要求。阀门的质量至关重要，开闭频繁，但往往由于制造、使用选型、维修不当，发生跑、冒、滴、漏现象，由此引起火焰、爆炸、中毒、烫伤事故，或者造成产品质量低劣，能耗提高，设备腐蚀，物耗提高，环境污染，甚至造成停产等事故，已屡见不鲜，因此人们希望获得高质量的阀门，同时也要求提高阀门的使用，维修水平，这时对从事阀门操作人员，维修人员以及工程技术人员，提出新的要求，除了要精心设计、合理选用、正确操作阀门之外，还要及时维护、修理阀门，使阀门的“跑、冒、滴、漏”及各类事故降到最低限度。都具有重要的现实意义。三、阅读的主要参考文献1陆培文阀门设计入门与精通M北京：机械工业出版社，20092陆培文阀门制造工艺入门与精通M北京：机械工业出版社，20103陆培文阀门设计计算手册M第二版北京：中国标准出版社，20094朱培元闸阀设计技术及图册M北京：机械工业出版社，20125设计手册类书籍：机械设计手册等；6宋虎堂.阀门选用手册M.北京：化学工业出版社，20077张志贤.阀门技术资料手册.北京：中国建筑工业出版社，20138 陆培文等编.国内外阀门新结构M北京：中国标准出版社， 1997.9美J. L.菜昂斯著.阀门技术手册M北京：机械工业出版社， 1991.10 沈阳高中压阀门厂编著.阀门制造工艺M.北京：机械工业出版社，1984.11 英汉阀门工程词汇编辑委员会编.英汉阀门工程词汇M.北京：北京科技出版社，1989.12机械设计手册编委会.机械设计手册第3版 .北京机械工业出版社.2004.0813 张莹.机械设计基础M. 北京.机械工业出版社. 1997.714梁德本、叶玉驹. 机械制图手册M. 北京. 机械工业出版社. 200215黄平，刘建素等. 常用机械零件及机构图册M. 北京. 化学工业出版社.1999四、国内外现状和发展趋势改革开放以来，随着各个行业的快速发展，在阀门行业中，国有大中型企业尤其是骨干企业在阀门制造水平和技术力量上日前仍然具有较大的优势。这其中有些厂家采用了树脂砂线造型，阀门的主要部件在数控机床、自动线或组合机床上加工，密封而采用等离子喷焊技术，阀门设计应用CAD技术，进行二维实体造型等。先进技术促进了阀门生产水平和产品质量的提高，科技兴业势不可挡。但多数阀门厂家铸造熔炼设备陈旧，以手工造型为主，机加工多为通用机床和单刀切削(应在工装上狠下功夫，力争通用机床专业化，多数厂应走这条路，检测设备不完善或不符合标准。近年来一些中小阀门厂家从加强管理入手，打基础、上设备和抓技改，生产技术水平逐步提高，产品上档次，抓产品质量，抓市场，经济效益可观，有与大型或骨干企业抗衡之势，其实力和发展前景不可低估.总体而言，国内外的阀门产品发展趋势可归结如下：1 高参数和大型化石油化学工业，核能工业，冶金，宇宙航行工业和电子工业的发展，要求采用高参数的阀门产品。目前，300014600kg/cm2的超高压阀门，8003430的高温阀门，-180-269的超低温阀门及10-8到10-10毫米汞柱的高真空阀门均应用。随着工业生产的规模日语扩大，也要求阀门产品向大型化发展，目前国外已生产出通径4200毫米的闸阀，用于电站的蝶阀通径达5750毫米，用于进行风洞试验的蝶阀通径竟达9750毫米。二十世纪四十年代以来，最大的管线阀门的通径威已达2500毫米。世界上最大的球阀通径威3050毫米，不包括驱动装置在内，其重量已达184吨。2 高性能和高寿命自动化程度很高的大型成套装置对阀门的性能和使用寿命的提出了很高的要求，而核能，宇宙航行工业则对阀门提出了更为严格的要求、因此，国内外在提高阀门使用性能和使用寿命等发面进行了大量的试验研究工作。目前核能工业用阀门的使用寿命可达几十年。据有关资料报道：美国VKM公司生产的专利球阀可启闭十万次无泄漏；英国GK公司生产的隔膜阀使用寿命为十三万次；英国欧西尔公司的柱塞阀的使用寿命高达一百二十五万次。宇航工业用的压力调节器的精度最高达到正负1%，而阀门的动作反应时间不超过一豪秒。目前阀门最小的泄漏量已达110-10ml/s6。3 各种专业阀日益发展由于石油化工，和核能冶金等工业的发展通用阀门已满足不了其特殊的工艺要求，于是适用于特定工况的各种专用阀门不断涌现，并日益发展。核能用阀，低温阀，超高压阀和管线阀门等各种专业阀门的发展和系列化，也促进新型工艺过程和各种大型成套装置的进一步完善。4 驱动方式多样化，自动化程度越来越高；随着现代工业设备自动化水平的提高，不断要求和促进了阀门驱动方式的多样化和控制的自动化。目前气动，电动液化及各种联动驱动正大不断的增加和完善。驱动装置制造业已成为阀门工业中的一个重要分支。目前国外已有用电子计算机集中控制所有阀门的成套生产装置。5 日益重视标准化工作，阀门标准逐步国际化国内外对阀门标准化工作都很重视，各国均制定了大量阀门标准，尤其重视基础标准，材料标准和质量性能检验标准。目前国际标准化组织已制定了一些阀门标准为了扩大国际贸易和便于技术交流，技术引进，各国都趋于采用国际化标准，阀门标准已逐步国际化。五、主要研究（设计）内容、关键问题及解决思路5.1 主要研究内容1 设计应完成的主要内容（1）阀门密封面比压计算、阀门通用零件的设计计算、阀门专用零件的设计计算。（2）阀门精度要求，制造、验收与装配的技术条件。（3）绘制设备总图、部件图、零件图5.2 关键问题1）楔式闸阀结构方案的确定，参考所收集的文献，提出不同的方案进行比较，选择比较优化的一种。（2）楔式闸阀的设计计算，由于此设计计算比较成熟，可根据阀门设计选用手册所提供的计算公式和限制条件，对使用范围、介质、温度、热膨胀系数等进行设计，并根据这些条件进一步确定结构尺寸，参数等，设计出自己想要的楔式闸阀。（3）在完成开题报告过程中阅读较充分的参考资料，基本了解本设计领域的发展状况和趋势，明确完成毕业设计的思路，并做出可行的计划安排。5.3 解决思路 （1）对200Z41W25P阀门结构方案的确定，参考所收集的文献，提出不同的方案进行比较，选择比较优化的一种；（2）闸阀的设计计算，由于此设计计算要求较高，可根据阀门设计选用手册所提供的计算公式和步骤，对阀门的各个零件、精度、制造验收与装配等进行分析与设计，并根据这些条件进一步确定结构尺寸，参数等，尽可能进行多种试验，取得一些设计参数，从而设计出较符合实际情况的平板闸阀；（3）在完成开题报告过程中去阅读较参考资料、询问导师、网上查找等途径，基本了解本领域的发展状况和趋势，明确完成毕业设计的思路，并做出可行的计划安排。六、完成毕业设计（论文）所必须具备的工作条件所必须具备的工作环境：（1） 对CAD的熟练使用（2） 对阀门知识的更多了解（3） 对SolidWorks的使用（4） 机械设计手册、阀门设计手册和相关的机械设计资料等机械手册，要有扎实的力学和机械设计学基础七、预期成果（达到目标）通过对明杆楔式单闸板闸阀的设计，系统的掌握了对阀体、阀盖、阀板等软件的设计，进一步巩固了专业知识，提高培养了自主学习及动手的能力，为顺利走向新的工作打下了坚实的基础。八、工作的主要阶段、进度与时间安排2018年10月21日 指导老师下发任务书2018年10月21日11月20日 查阅参考文献及完成开题报告、开题答辩2018年11月21日2019年1月20日 初步完成毕业设计资料，中期检查2019年1月21日2019年5月10日 完成毕业设计主体工作2019年5月11日2019年5月20日 指导教师完成各项审查及相关签字2019年5月21日2019年5月31日 评阅教师完成评阅意见及相关签字2019年6月1日2019年6月3日 毕业设计答辩九、指导老师审查意见II-2XXXXX答辩 答辩人 XX专业班级 XXX指导老师 XXX 日期 20XX 6 3 200Z41W25P阀门设计 目录 一 阀门介绍二 阀门零部件设计1 阀体 密封副 闸板 阀杆 中法兰的计算2 阀门的密封3 阀门精度要求 制造 验收与装配的技术条件 4 致谢 本论文从选题到完成 每一步都离不开XXX老师的帮助 在此向XX老师表示崇高的敬意和衷心的感谢 同时也感谢来参加答辩的老师 谢谢你们在这炎热的天气下 来对我的论文进行指导 也感谢在这次毕业设计中帮助我过我的同学 朋友 谢谢观赏 200Z41W25P阀门设计摘要 闸阀的使用在现代化生产中十分重要，其身影在人类的生产生活中随处可见。闸阀的研究能够带动人类经济生产，在各类生产系统中极大的提高经济效益，节约能源。如何正确设计和选用闸阀是实现闸阀的密封性能、调节性能、实用性能、安全性能和流通性能的关键所在。在本次设计中，主要对阀体、阀板、密封面等进行了了解与设计，通过对介质温度、压力、腐蚀性等因素的考虑，对阀门的通用专用零件进行了计算与设计。最后对阀门的精度要求，制造、验收与装配进行了认识与了解，让阀门整体能够发挥出最完美的效果。关键词 闸阀；阀体；密封面I200Z41w25p Valve DesignAbstract The use of gate valves is very important in modern production, and its figure is ubiquitous in human production and life.The research of gate valve can promote human economic production, greatly improve economic efficiency and save energy in all kinds of production systems. How to design and select gate valve correctly is the key to realize the sealing performance, adjusting performance, practical energy, safety performance and circulation performance of gate valve. In this design, mainly on the valve body, valve plate, dense cover and so on to understand and design, through the media temperature, pressure, corrosion and other factors, the valve of the general special parts are calculated and designed. Finally, the accuracy of the valve requirements, manufacturing, acceptance and assembly of the understanding and understanding, so that the valve as a whole can play the most perfect resultsKeywords Gate valve；Valve Body；Sealing face目 录1 前言12 选题背景2 2.1研究目的与意义2 2.2国内外闸阀的差距 23 方案论证4 3.1闸阀的工作原理4 3.2闸阀的结构介绍44过程论述5 4.1零部件设计4.1.1阀体设计54.1.2密封副设计64.1.3闸板设计94.1.4阀杆设计104.1.5中法兰设计134.1.6其余零部件选用18 4.2阀门精度要求，制造、验收与装配的技术条件26 4.2.1阀门精度要求264.2.2制造、验收与装配的技术条件275 结果分析29 设计归纳296 总结30参考文献31致谢32III200Z41W25P阀门设计1、前言在现在生活中阀门到处可见，闸阀是运用最广泛的一种。闸阀是指闸板通道轴线上下移动，从而让阀门开启或关闭。阀门主要阻碍介质的流动，即全开或全闭使用。闸阀运用范围很广，并可以用于各种不同介质。闸阀一般不用于传送不易移动的介质管道中。闸阀具有如下优点:流体阻力比较小，安全可靠;工作所需要的力矩小:可以使介质多向流通，也就是说不限制介质的流向:全开时，闸阀收到介质的冲压更小;形体比较简单，易于铸造和加工;结构长度比较小。 由于闸阀具有许多优点，因此使用范围很广。通常公称尺寸DN50mm的管路，选用闸阀阻止物质流动，有些小口径的也选用闸阀。闸阀也有一些缺点，主要体现在是:它所需要的空间较大。在启、闭过程中，密封面间有相对摩擦，磨损较大，容易引起擦伤现象。闸阀通常有两个密封副，这种设计会给加工维修制造一些苦难。开启、关闭时间长。闸阀有许多不同的结构，他们的不同主要在于的密封元件结构形式不同。根据密封元件的结构。我们通常把他们分为平行式闸阀和楔式闸阀。再依据阀杆的结构形式的不同，我们又把闸阀还分为明杆闸阀和暗杆闸阀。312选题背景2.1研究目的与意义随着科技的发展，阀门在各个行业中有着广泛的应用，大到国防、航天等新技术领域，小到城市和工业的排水、供热和供气都离不开阀门，阀门成为了我们现在生活不可或缺的重要机械产品。我国虽然现在阀门行业发展速度快，但好多产品还属于低档产品，国家阀门生产技术含量还不搞，大部分关键阀门还依赖进口，核心技术的的不许使我们国家的阀门技术远远落后去其他国家，有人认为我国家阀门技术落后于其他国家很多，因此这需要我们投入更大的努力去研究更多适用的阀门，提高我国阀门技术，让我们国家的阀门也能达到发达国家水平，提高我国科技实力，为中华名族的伟大复兴贡献自己的一份力量。2.2国内外闸阀的差距由于我国阀门起步较晚，相比较发达国家差距还比较明显，现在行业发展水平低，技术含量不足，阀门产品大多为抵挡产品，很多重要阀门还依赖于进口，而且我们国内自动化水平远不如外国先进，在阀门行业需要投入更多精力。具体差距我总结了一下几点差距：在我看来之所以我们国家阀门生产水平落后于发达国家，主要存在以下四点差距：一是技术不足创新能力上的差距;二是产品成产制造工艺的差距;三是质量公司管理层次的差距;四是自动化生产线上的差距。我们需要认识到自己的不足之处，加以吸取外国知识，改进提高我国阀门的生产水平，让我们国家阀门行业进入世界领先行业。技术和创新能力的是我们国家阀门生产的绊脚石，虽然国内有许多研发中心，但受限于条件的影响，没有好的设施及资金，让研发与技术落后于其他国家。所以我们需要投入更多的精力与时间去研发属于自己的东西而不是依靠国外不思进取。 目前国内阀门水平还是落后去发达国家，许多国内阀门企业引进先进技术却很少再做创新，止步不前。当海外客户参观中国重工业发展的的时候，会发现很多只是在原有的基础上稍加改变难以达到更完美的效果。同时我们现在的加工工艺也较落后，尽管有现代化的设备，却不能做出更完美的产品。而且绝大数企业设备落后。我们和国外的经营观念有很大不同，国外会更加投入产品的研发更新，而我们想的却是搞基建，扩大生产规模，增加设备，扩大生产收益，却忽略了新产品的研发，在阀门市场上投入了大量的时间精力。仅仅只能开生产出低档产品，提高不了国内阀门生产的能力。我们国家的阀门产业体系存在一定的问题，我们自主研发的能力薄弱，创新能力不足，大部分企业在研发、科技上的投入较少，目前整个行业的投入，不足以支撑我们阀门行业去科研去开发高端产品。3结构方案论证3.1 200z41w25p阀门的工作原理A开启过程1.在关闭位置，阀杆对阀体进行作用，紧压在阀座上。2.转动手轮的同时，阀杆也会跟着转动，使球体脱离阀座。 3.阀杆继续提升，与导销相互作用，使闸板开始移动。 4.发到全开位置，阀杆上升到最高位置，阀板也上升到它的最高位置。 B关闭过程 1.关闭时，顺时针旋转手轮，阀杆开始下降并使闸板沿着挡板移动到阀座位置。 2.旋转手轮，由于销的作用，阀杆和闸板同时转动90。3.手轮转动的最后几圈，阀杆底部的角形平面机械地楔向压迫闸体，使其紧密地压在阀座上，达到完全密封。 3.2结构介绍通过转动手轮带动阀杆螺母的旋转，从而带动阀杆的上下移动，带动闸板的移动而开启和关闭通道。闸阀开启时，阀杆伸出，可以直接了解闸阀的开关，闸杆的螺纹不与介质接触，防止腐蚀，同时可以达到润滑的效果。因此闸阀适用于腐蚀性强的介质中。缺点是螺纹外漏，容易粘上灰尘，会导致螺纹磨损，因此需要安装在室内。尽管如此，应用还是较为广泛。图1 明杆楔式单闸板闸阀4过程论述4、1阀门零部件设计4.1.1阀体设计 阀门中阀体和阀盖需要承受介质的压力，所以阀门的设计一定要满足标准，而后用强度理论的计算方法去校验。一个阀体往往存在几种形状，哪怕相同形状，它的内部结构都存在差异，正常来说一个阀体需要满足他的形状和尺寸，要一部分一部分的进行计算，但并不要这样计算。因为分开计算比较复杂，并且在一个阀体中，不会出现多种壁厚只需要选用最小的壁厚来进行计算。1、 阀体材料已知：已知：公称压力，温度，介质流体为硝酸类故选用1Cr18Ni9Ti二、阀体壁厚设计给定： （1）公称通径：DN=200mm；（2）公称压力：PN=2.5MPa；（3）适用温度：20;（4）适用介质：硝酸类；（5）结构尺寸要求：长度L=400mm；全开高度H3000mm。参考资料：实用阀门设计手册p1102页，（表5-74）阀体壁厚计算公式计算厚度mm ： 计算压力（Mpa）：p=2.5Mpa计算内径（mm）：DN=200mm许用压力：查表3-3 =92附加余量:C=5计算得=7.39mm实际厚度 所以=10mm4.1.2 密封副设计阀门需要具备可靠的密封性，不然会导致介质的泄漏以及环境的污染降低工作效率。阀门的密封副指的是启闭件与阀座相互接触进行关闭的部分，密封面在进行密封过程中容易受到磨损，密封性随着使用次数增加而减低。闸阀的密封副是对称的，可以通过阀杆的小作用在进口和出口上形成相同的密封。所以，对于一般工业要求，单面强制密封足够满足，但高压系统则难以满足。选材是非常重要的需要满足介质的强度的同时，还需要抵抗介质的腐蚀。一、密封副材料已知公称压力、温度、介质流体为硝酸类设计给定=12mm 密封面直径=206mm密封面材料：不锈钢14Cr17Ni2 材料硬度200-300HB 密封面间无滑动二、密封副的总作用力和比压的计算密封面比压的满足条件： 式中：密封面上的必须比压 阀门设计入门与精通 查资料表3-13 得 ：密封面的许用比压 查资料 得 ：实际比压（MPa） 式中：实际密封面比压 ：阀座密封面内径，设计给定，d=200（mm）：密封面宽度， 设计给定 ，=12（mm）（1）密封面比压计算公式 式中： 阀座密封面内径d=206 mm； 阀座密封面宽度bm=12 mm；（2）出口端阀座密封面上的总作用力： 式中：作用在出口密封面上的介质静压力： =93265.85 N； 密封面上达到必需比压时的作用力：= 213570.24N； 代入得：=1146228 N；代入得：q= 139 Mpa；查表得：密封面必需比压= 40Mpa； 密封面许用比压= 150Mpa； 则得： q验算合格1楔半角52闸阀的壳体最小壁厚（GB12234）t=14.8mm3阀杆最小直径（GB12234）d=32mm4推荐加工余量值表4-2 C8mm4.1.3 闸板的计算图2 闸板计算厚度： 式中：圆弧过渡外半径密封面平均半径系数：K=1.24计算压力p： 设计给定2.5Mpa；许用弯曲应力 = 110MPa；附加余量C： 设计给定5.0mm；代入上式得：= 59.6mm；实际厚度 ： 设计给定60mm；则得： 合格。4.1.4 阀杆一、阀杆强度计算关闭时阀杆总轴相力 :QFZ=K1QMJ+K2QMF+Qp+QT=441810.72N； 开启时阀杆总轴向力: 阀杆最大轴向力（取 QF、QFZ较大值）：QFZ= 249841.74N ； 查表得： 系数: K1=0.29 K2=0.77 K3=0.41 K4=0.62密封面处介质作用力，由序号 得:QMJ =932658.5 N；密封面上密封力，由序号 得:QMF = 213570.24N；阀杆径向截面上介质作用力：阀杆直径：设计给定D F=100mm；计算压力p： 设计给定2.5MPa； 阀杆与填料摩擦力： 查表得（按h/b）：系数：= 0.15 ； 填料深度hT： 设计给定 100mm；填料宽度bT: 设计给定 20mm；轴向拉应力：轴向压应力：查表3-17（按退刀槽处At）得：阀杆最小截面积F s ：7853mm2 ； 扭应力：关闭时阀杆螺纹摩擦力矩： 查表得：螺纹摩擦半径RFM: 6.94mm；查表3-17（按退刀槽处At）得： 阀杆最小断面系数合成应力： 查表得许用拉压力：= 115Mpa；许用压应力：= 130Mpa； 许用合成应力：= 120Mpa；， ， ， 合格。二、阀杆头部强度验算图3 阀杆头部阀杆的剪应力：开启时阀杆总作用力，由序号得： 阀杆与填料摩擦力，由序号得：图示b： 设计给定 38mm；图示h： 设计给定 25mm；查表3-7得： 100摄氏度时剪应力t= 69Mpa； 注：合格。图4 阀杆稳定性三、阀杆稳定性验算允许细长比0：30；实际细长比：支承型载影响系数：= 0.558；阀杆直径dF： 设计给定 22mm；计算长度lF: 设计给定 1500mm； 查表3-22得： 临界细长比：L= 134；压应力：关闭时阀杆总轴向力，由序号得：阀杆截面积：F=7853mm2实际许压应力：= 54Mpa； 注：1、0 合格 2、合格 4.1.5 中法兰设计阀体中法兰是指阀体与阀盖连接的法兰，它适用于各种不同的介质、压力，温度，这样的连接形式在阀门中是十分普遍的，法兰连接由三个零件组成，即法兰.螺栓和垫片，这些零件的物理力学性能对法兰连接有很大的影响。在采用法兰连接阀门的工作条件中，介质的压力和温度的变化对中法竺的设计有很大的影响，中法兰的设计必须保证阀门在工作温度和工作压力下有足够的强度和密封性。法兰连接的密封性是用拧紧螺栓联接的螺母来保证的，计算时应确保的条件为:在阀门承受工作压力和工作温度时，按作用力求得的螺栓和法兰的安全系数应不低于规定值。一、中法兰材料中法兰用于连接阀盖与支架，支撑阀杆。法兰的设计计算很重要，需要计算法兰各个温度下的强度以及所承受的应力，其材料的选择要根据计算载荷来选择。已知：温度、材料ZG230-450、螺栓材料35钢二、中法兰计算常温时比值系数： 初加温比值系数： 高温时比值系数： 计算载荷（N）： 取比值系数、中的最大值常温状态下螺栓计算载荷（N）：取、的最大值操作下总作用力（N）：最小预紧力（N）：三、中法兰垫片计算垫片处介质作用力（N）： 垫片平均直径（mm）：计算压力（Mpa）：取垫片上的密封力（N）： 垫片的有效宽度（mm）：查表4-263，根据查得 垫片的宽度（mm）：设计给定垫片系数（Mpa）：查表4-273得垫片弹性力（N）： 系数：按固定法兰得关闭时阀杆总作用力（N）：必须预紧力（N）： 密封面预紧比压（Mpa）：查表4-27得垫片形状系数：按圆形取介质工作温度（）：设计给定法兰材料线胀系数（）：根据查表4-121得四、中法兰连接螺栓已知：温度、材料ZG230-450、螺栓材料35钢（1）常温时强度验算： 操作下总作用力： 螺栓的最小预紧力： Q=QYJ= 114353.97N；螺栓计算载荷（取Q或Q中较大值）： QL=190743.27N； 垫片处介质的作用力：垫片平均直径DDP：设计给定 700m计算压力p： 设计给定 2.5Mpa；在垫片上的密封力：由表（根据）得：垫片有效宽度：B=12mm；垫片宽度： 设计给定 12mm；由表得 垫片系数：=2.75；垫片弹性力：系数： =0.2 （按固定法兰取0.2）；关闭时阀杆总轴向力，由序号得： QFZ = 19587.25N；必须预紧力：查表得：密封面预紧比压：垫片形状系数：KDP=1 （按圆形取1）；螺栓拉应力： 螺栓总截面积： 螺栓数量Z： 设计给定 12；由表（根据d L）得： 单个螺栓截面积： F1 = 152.25mm； 螺栓直径d L： 设计给定 16mm； 许用拉应力： =200Mpa；螺栓间距与直径比：螺栓孔中心圆直径D1： 设计给定190mm；注:1、 合格。 2、2.7 LJ4合格（2）中法兰连接螺栓初加温时强度验算螺栓计算载荷： 常温时螺栓计算载荷，由1）序号得： QLZ =190743.27N；初加温时螺栓温度变形力： 由表（根据t）得；初加温时温度差：t= 15；介质工作温度T： 设计给定 20；由表（根据tL）得：材料线胀系数：= 12.60101/；螺栓计算长度：；中法兰厚h：设计给定30mm；垫片厚度： 设计给定 4mm；中法兰温度： 螺栓温度：螺栓总截面积，由1）序号得：FL = 1729.20mm2；查表（根据tL）得：螺栓材料弹性模量：垫片面积：mm垫片平均直径DDP： 设计给定 600mm；垫片宽度bDP： 设计给定10mm；查表得：垫片的弹性模量：；安全系数：查表 (根据tL)得：屈服点： = 490Mpa；ns =3.141.25合格 （3）中法兰连接螺栓高温时强度验算螺栓计算载荷： 常温时螺栓计算载荷，由1）序号得： QLZ = 190743.28N；高温时螺栓温度变形力：由表（根据t）得：高温时温度差：t= 15；介质工作温度t： 设计给定 100；由表（根据tL）得：材料线胀系数：= 13.90101/；由表（根据t）得：初加温时温度差：t= 30；初加温时螺栓温度变形力： Qt= 79305.30N；中法兰温度，由2）序号得： tF=0.9t= 72；螺栓温度： tL=tFt= 47；螺栓拉应力：螺栓总面积，由1）序号得： FL = 1729.20mm2；安全系数：屈服极限：ns=5.081.35 合格。4.1.6其余零部件选用一、阀盖设计阀盖的用途有两个:一是定位，二是密封作用，装有阀杆密封件的阀零件，用于连接或是支撑执行机构，阀盖与阀体可以是一个整体，也可以分离。闸板阀中阀盖主要起压紧填料作用阀盖支撑阀杆，阀杆形成垂直作用在阀板上，对介质做出全开或全关的动作。阀盖上有螺纹孔，作用是进行密封或强度实验时排放空气，保证内外气压平衡。对闸阀一般采用带开口的蝶型阀盖。图5 阀盖（1） 阀盖材料阀盖可以和阀体可以使用相同的材料，选用阀盖材料：1Cr18Ni9Ti（2） 阀盖壁厚计算壁厚： 计算压力：内半球半径：设计给定过渡半径：设计给定许用弯曲应力：查表4-33得形状系数：根据 值，查表3.7 3：表3.7 形状系数K的值0.060.100.150.200.220.240.252.001.651.401.301.251.101.00得附加余量：所以：实际厚度：因为，所以设计合格。所以设计合格。二、阀杆螺母阀杆螺母放在在阀杆与阀盖之间，通过阀杆螺母实现阀杆的上下运动。阀杆螺母的磨损后，会导致零件间的工作相互影响，影响阀门的正常使用。阀杆是将手轮、电机等转矩转变成扭矩的机械零件，阀杆螺母直接承受着阀杆来的扭矩。阀杆螺母材料不能与阀杆材料一直，否则可能导致咬死现象，所以阀杆螺母的选材要更加细心。（1）阀杆螺母材料阀杆螺母材料的需要通过对应力强度等进行计算，同时对阀门中的零件有更好的配合，能够完美的工作。同时需要降低成本，以求在最节约的情况下达到更完美的效果。阀杆螺母材料选用参考资料1:铸铝青铜（ZCuAl9Mn2）（2）阀杆螺母挤应力计算与型号阀杆螺母螺纹表面的挤压应力计算： ：常温时，阀杆最大轴向力（N），取、中的较大值因为，所以取 螺纹总高度（mm）：螺纹螺距（mm）： 取阀杆螺母尺寸规格：M481.5,=45.7mm,d=34mm,D=55mm,L=90mm.=50mm,=16mm,=50mm.B=11mm,b=2.5mm,三、填料压盖设计图6 填料压盖（1）填料压盖材料填料压盖材料选用：20钢（2）填料压盖型号根据明杆闸阀阀杆直径选取填料压盖标准3：d=50mm, D=70mm, =90mm, 74mm,=54mm,=18mm,A=120mm,H=45mm,=28mm ,=25mm, =12mm,b=16mm,r=18mm,=4mm,=2.0四、 锁紧螺母设计锁紧螺栓是圆柱形的带有螺纹一种禁锢零件，它与相应规格的螺母配用。把两个的机械零件通过螺栓、垫片和螺母的相互配合进行的机械连接叫做螺栓连接。螺栓连接属于可拆卸连接，它能通过一些固有的机械工具将螺母从螺栓上旋下，把原本紧密连接的机械零件拆分下来。锁紧螺栓也是有规格的，不同的公称压力、公称通径的机械零件需要通过不同型号规格的螺栓进行连接。（1） 锁紧螺母材料公称压力、公称通径的铸钢闸阀的阀杆螺母的结构型式及尺寸见图锁紧螺母所示，锁紧螺母的材料选用35钢2。（2） 锁紧螺母型号图7 锁紧螺母设计给定：公称压力、阀杆直径锁紧螺栓选用规格：M321.5、D=72、R=30、D1=61、B=12、b=8、t=3.5、t=0.8五、手轮设计手轮通过外力产生力矩，经由阀杆将扭力矩转变成推力矩，控制阀杆的上升下降来保证闸阀闸板的开启闭合，手轮是闸阀的重要机械零件，也是动力输入机械机构，手轮的选取直接影响到阀门密封副的密封性能，所以阀门的规格型号也十分重要。图8 手轮（1）手轮材料手轮作为闸阀的动力来源，须选择具有扭应力，选用材料：球墨铸铁（2）手轮型号手轮直径的确定： 式中：阀杆上的最大扭矩（Nmm）：取和的最大值关闭时阀杆总力矩：开启时阀杆总力矩（Nmm）：关闭时阀杆螺纹摩擦力矩（Nmm）：开启时阀杆螺纹摩擦力矩（Nmm）：关闭时螺纹摩擦半径（mm）：查表4-193开启时螺纹摩擦半径（mm）：查表4-193手轮的圆周力（N）：一般规定，所以：确定手轮：、H=34mm、六、闸阀密封为了尽量减少阀门的泄漏。节省能源，保护环境和提高工作效率。阀门必须具有可靠的密封性能。阀门的密封部位主要有启闭件与阀座两密封面间的接触处，阀杆和阀盖接触处，阀杆密封处，阀体与阀盖之间的垫片接触处等。阀门各密封部位如下图所示:本闸阀的密封设计主要包括阀杆与阀盖间的密封（即上密封）和阀板与阀座间的密封。 图9 闸阀的密封部位（1）阀杆的密封闸阀密封性好使用寿命长结构段等特点，让闸阀在阀门行业中占一定比例。但是楔式闸阀在频繁的使用中，零件会磨损最后导致介质的泄漏。这种泄漏在现场处困难，影响阀门正常运行。楔式闸阀结构为全密封性,阀杆也有防护罩,防止传动装置受杂质影响。阀上装有可视式的指示杆，以指示阀的开启和关闭状态。阀杆密封的作用让介质不随阀杆运动而导致介质的损失。目前，阀杆密封以填料函为主。填料函可分为以下几种形式：（1）压盖式：这是用得最多的形式，简便易行。主要由填料函、填料、填料压盖等组成；（2）压紧螺母式：这种形式，外形尺寸小，但压紧力受限制，只使用于小阀门。 本设计选用压盖式，如下图10所示：图10 开式填料密封结构1.上密封 2.阀杆 3.填料盖 4.填料 5. 填料函 6. 支架 7. 阀盖 （2）阀体与阀盖的密封楔式单闸板密封结构将整体单闸板分解为左右闸板，榨干轴向力通过订芯球铰使左右闸板密封面紧贴在闸体密封面上，消除了间隙，提高了两队密封副的吻合性，保证了密封的可靠性，也能满足互换性。双闸板密封结构采用闸板架连接左右闸板，如下图11所示：图11 1.阀体2.下挡板3.闸板架4.左闸板5.右闸板 6.顶心垫片 7.上挡板4.2阀门精度要求，制造、验收与验收4.2.1阀门的精度要求阀门制造业发展的现状是越来越广泛地应用在重要位置，因此阀门对阀门的精度要求也大大的提高了，如何保证机构有更高的精度要求在阀门制造工艺中占有极重要的地位。任何加工方法都不能确保正确的尺寸，哪怕同等条件下加工出来的零件那也是有所不同的。所谓加工精度,就是指加工出来的阀门零件与其绝对准确的形状及尺寸相符合的程度。加工精度用数字来表示时称为加工误差。明杆楔式单闸板闸阀精度要求如图所示：图12 精度要求4.2.2阀门制造、验收与装配的技术条件一、阀门制造工艺的特点（1）阀门材料种类繁多，机械加工难度大（2）毛坯的制造和检验比较负责（3）阀门的承压件和控压件在机床上安装比较困难（4）全焊接阀门的焊接工艺（5）控制阀阀芯的制造工艺二、阀门的验收阀门在总装完成后必须进行性能试验,以检验阀门产品是否符合设计要求和国家所规定的质量标准，阀门的密封性能、阀的材料、毛坯、热处理、机械加工质量和组装的缺陷一般都能在试验过程中暴露出来。 试验分出厂试验与型式试验两种。出厂试验点每台阀门必须进行的试验。如阀体实验、密封性实验等。型式试验是对阀门进行全部性能方面的检验，只有在有下列情况之一时，才进行型式试验:（1）正常生产时，需要定期进行检查。（2）产品长期停产生后，恢复生产时。（3）检验结果与实验有较大差异时。（4）有关部门提出型式试验的要求时。三、阀门的装配阀门制造中常用的组装方法可分为三种，即完全互换法、修配法及调整法。阀门的组装与零件的配合有重大联系。根据对装配尺寸链的分析，可确定达到规定的组装精度所应采取的最适宜的方法。所谓解装配尺寸链，就是结合设计要求与制造方面的经济性,确定装配尺寸链中各环的极限尺寸或极限偏差。阀门由许多零件组成，各个零件的精度将决定阀门的精度。研究零件精度与组装精度的关系，对选择的组装方法和指导设计工作都很有必要，为了方便分析零件的精度对组装精度的具体影响，通常运用尺寸链的基本理论。（1）0装配尺寸链的基本概念为解央机械组装的某一精度问题,将与该精度有关的各零件尺寸及各零件间的相互关系，按照一定的顺序排列而形成的封闭形，称为装配尺寸链。（2）完全互换法阀门采用完全 互换法组装时，阀门的每个零件不需经过任何修整和选择，组装后即能达到规定的标准要求。组装的最终精度通常就是封闭环，因此，只有在装配尺寸链中I的各组成环同时出现极限值的情况下(即所有增环同时出现极限值而所有减环同时出现反方向的极限值)，实现完全互换法组装必须是:各组成环组成的尺寸链的公差之和不能大于封闭环的公差。（3）修配法 阀门采用修配法组装，零件可按经济精度加工,组装时再对连接中某零件的尺寸进行修配，以达到规定的组装精度。5 结果分析设计归纳对于明杆楔式单闸板闸阀设计的重点应该在闸阀的设计与计算上。通过对题目的分析与认识确定老师所给我的数据以及对主要部分外形尺寸的确定，对部分零件进行强度校核计算，同时对主要零件进行分析。既要考虑到闸阀的工作环境，也要考虑到生产的成本就是我们作为设计者必须考虑的问题。虽然我们现在还不能做到最好，但是通过我所学到的知识，以及现在的条件去尽量达到经济又实惠的目的是我们追求的目标。 首先参照有关手册对主要零件的材料进行选用： 阀体、阀盖闸、 不锈钢 阀杆 1Cr18Ni9Ti 阀杆螺母采用铝青铜 ZCuAl10Fe3； 螺栓采用合金结构钢 35CrMo； 手轮采用球墨铸铁或可锻造刚 QT400-15； 填料采用柔性石墨 密封面、闸板采用 堆焊硬质合金其次确定闸阀的结构以及主要的尺寸。通过计算讨论，相关资料的查阅最终确定的闸阀为明杆楔式单闸板结构的闸阀。本次设计重要的是在设计过程中所进行的相关计算：（1） 阀门密封面比压计算（2） 阀门通用零件的设计计算（3） 阀门专用零件的设计计算。（4）阀门精度要求，制造、验收与装配的技术条件6结论或总结在为期几个月的毕业设计中我得到许多意料之外的惊喜，从我的毕业设计开始，时至今日，设计基本完成。从开始对