4球阀设计计算说明书.doc

设计计算说明书名 称：固定球阀型号规格：4”Q47F-600Lb对应图号：4”Q47F-600Lb.（Rev.0）编制: 审核：2007.05.06目录一、壳体壁厚tm验算 . 1二、密封面上总作用力及计算比压1三、阀杆头部强度验算 2四、中法兰螺栓强度较核 5 参考文献结果一、 壳体壁厚tm（mm）验算。1、 从表(P808-表6-245) 1 查出BS5351-1999标准中的壁厚，tm取9mm，2、 壳体壁厚tm计算：根据外径与内径之比小雨1.2时按照薄壁计算,最小壁厚基本公式当P=2.5mpa,直径150mm时,最小壁厚tm=tm+Ctm=pD/2.3（L）-p+C =2.5150/2.381-2.5+C=7.04mm显然：tmtm故：阀体最小壁厚满足要求。二、密封面上总作用力及计算比压。q = P(DJH2-0.6DMN2-0.4DMW2)/8RhCOS（P430-表4-70 1 ）1、 浮动阀座的预紧比压。qMO = KXm/(DMW2-DMN2) K螺旋弹簧的屈强系数，K = 42（Nmm）(设计给定)；X弹簧的加缩量，X =5mm（设计给定）；m弹簧数量，m = 16 （设计给定）。qMO = 42516/（1622-1542） = 3360/1985.49= 1.69MPa tm=9mmP =2.5mpaD=150mmtm=7.04mmqMO= 2.27 mpa设计说明与计算过程4 1结果DJH =162mmDMN =154 mmDMW =166 mm R = 120mmh = 7 mm= 41q= 4.89 MPaqM球阀最小预紧比压，qM = 1 MPa（查表5-150） 1 qMOqM ， 能确保球阀的低压密封。式中：q密封面计算比压；DJH进口密封圈活塞外径，DJH =162 mm；DMN阀座密封面内径，DMN =154 mm；DMW阀座密封面外径，DMW =166 mm；R球体半径，R = 120 mm（设计给定）；h密封面投影宽度，h =7 mm（设计给定）球体与密封圈接触点与通道轴法向夹角，= 41（设计给定）；P设计压力，在这里取公称压力，PN=25 MPaq =25(1622-0.61542 -0.41662)/(81207COS41)= 4.89 MPa因 qMO= 1.69 ，qMOqM又因 q = 20 MPa（查表4-66） 3 所以，qMOqq故：密封面比压合格。三、阀杆头部强度验算：阀杆端头扭转剪切应力按下式校核：N = Mm/W N （见P351式6-30） 4 式中：Mm阀杆端头所受的扭转剪切应力校核（MPa）；设计说明与计算过程2结果设计说明与计算过程a=30=0.346=9342MQG1=15079.64 (Nmm)MQG2=47454.22 (Nmm)MQG=62533.86 (Nmm)bT = 8 mmhT = 13.0 mm=1.6I-I断面的抗扭断面系数（mm3）， =a3 1 =0.346x303=9342a=30（设计给定）=0.346(查P457表4-97) 1 MF = MQG+MFT+MZC (查P196-式4-49) 4 （1） MQG固定球球阀的球体与阀座密封面间的摩擦力矩：MQG = MQG1+MQG2 MQG1 = （DMW2-DMN2）（1+COS）qMfMRqM球体最小预紧比压，qM1 MPa（查表5-150） 1 fm球体与密封圈间摩擦因数，fm=0.05(查表5-15) 1 MQG1 =/425(1662-1542)0.05=15079.64(Nmm) MQG2= PfMR(DjH2-0.5DMN2-0.5DMW2)/8 COS=250.05120(1622-0.51662-0.51542)/8COS45= 47454.22 (Nmm)所以， MQG = MQG1 + MQG2= 15079.64 + 47454.22= 62533.86(Nmm)（2）MFT = QT dF/2 (查表5-149) 1 式中：MFT填料与阀杆间摩擦力矩；QT阀杆与填料摩擦力矩，QT = dFbTP；bT填料宽度，bT = 8 mm (设计给定)；hT填料深度，hT = 7 mm(设计给定)；系数，根据 =1.14 给出估计值=1.14hTbT3结果DF = 36 mmQT= 2298.24NMFT=41368.32(Nmm)fZ = 0.05dQj =36mmMZC=2862.78 (Nmm)MF=696765(Nmm)N=74.58 Mpab = 462 MpaL= 184.8Mpa设计说明与计算过程DF阀杆直径，DF = 36 mm （设计给定）。所以，QT = 1.143678= 2298.24 N故：MFT = 2298.2436/2 = 41368.32(Nmm)（3）轴承产生的摩擦力矩：MZC = DJH2PfZdQj其中：fZ轴承摩擦因数，fZ = 0.05；dQj轴颈，dQj = 36 mm (设计给定)。所以，MZC = 162250.0536= 2862.78(Nmm)故：MF = 62533.86+41368.32+2862.78= 696764.96(Nmm)故所以，N = = 74.58 Mpa因 N =（0.50.6）L (见p231表4-11) 3 又因，材料Cr18Ni12Mo2Ti的最小抗拉强度，b =462 Mpa (查p229表4-10) 3 L = = 184.8 Mpa所以，N =（0.50.6）184.8 = 92.4110.88 Mpa因 N =74.58Mpa N =92.4110.88 Mpa所以符合N = N 的条件。故：阀杆强度合格。16869676593424622.5MFs4结果n =10dB =M24 F= 1266125.5 (N)b = 3.75 mmM = 3.0FP = 448627.5 (N)WP = 1714753 (N)Y = 69Wa =2063686.5 (N)四、中法兰螺栓强度校核。1、设计时给定：螺栓数量，n =10螺栓名义直径，dB =M242、螺栓载荷计算：（1）操作状态下螺栓载荷（N）：WP = F + FP+Q （见P314-式6-7）4 式中：WP在操作状态下螺栓所受载荷（N），F流体静压总轴向力（N），F = 0.785DG2P其中：DG为垫片压紧力作用中心圆直径（mm），DG =254 (设计给定)F = 0.785254225= 1266125.5(N)FP操作状态下需要的最小垫片压紧力（N），FP = 2bDGMP其中：b = bo (垫片基本密封宽度)，b = bo = 3.75 mm（查表4-18） 1 M垫片系数，M = 3.0(查表4-17)1 FP = 23.143.75254325= 448627.5 (N)WP = 1266125.5+448627。5= 1714753 (N)（2）预紧状态下螺栓所受载荷Wa（N）。Wa =bDGY式中：Y垫片比压（MPa），Y = 69（查表4-17） 1 Wa = 3.143.7525469= 2063686.5 (N)设计说明与计算过程5结果AP = 8126.8 mm2 =211 MPaAa = 9780.5 mm2Ab= 7234.56 mm2=AM = 2545.94mm23、螺栓面积计算：（1）操作状态下需要的最小螺栓截面积（mm2）AP = （见P368式4-19）1 式中：t350下螺栓材料的许用应力，t = 211（MPa）(见设P252表4-13（8）) 3 AP = = 8126.8 mm2（2）预紧状态下需要的最小螺栓截面积，Aa =式中：常温下螺栓材料的许用应力（MPa）， = t =211 MPaAa = = 9780.5 mm2（3）设计时给定的螺栓总截面积，Ab = ndmin2= 10242= 4521.6 mm2（4）比较：需要的螺栓总截面积，AM = max (Aa,Ap)=9780.5mm2因为 Ab =9780.5 mm2,AM = 2545.94 mm2所以，AbAM故：螺栓强度校核合格。设计说明与计算过程Wpt171475