球阀设计计算说明书2012.doc

目 录阀体壁厚验算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/T 12237-2007法兰和对焊连接钢制球阀2、 JB/T 79-94凸面整体铸钢管法兰3、 GB/T 12221-2005阀门结构长度4、 GB/T 12224-2005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-2938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/T 12224 -2005 序号计算数据名称符号公 式数 值单位1壳体计算壁厚t110.2mm2计算压力P设计给定1.6MPa3计算内径Dn设计给定610mm4基本应力系数1设计给定82MPa5附加厚度C设计给定5mm6阀体标准厚度tmGB/T 12224-200510.6mm7阀体实际壁厚t设计给定158910111213结论： tt1 ttm 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QMZQMJ206630N2密封面上介质作用力QMJ0.785Dm2P206630N3阀座内径D1设计选定401mm4阀座外径D2设计选定410mm5计算压力P设计给定1.6MPa6阀座平均直径Dm(D1+D2)/2405.5mm7密封面宽度bm设计给定(D2-D1)/24.5mm8密封面必须比压qMF(1.8+0.9P)/（bm/10）1/24.8MPa9密封面计算比压q0.3185QMJ/8Rhcos12MPa10阀座与阀体配合套筒外径d2设计选定391mm11球体半径R设计选定295mm12密封面投影宽度h设计选定4mm13球体与密封圈接触点与通道轴法向夹角 设计选定43.5()14密封面许用比压q查球阀设计与选用表4-315MPa结论： qqqMF 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MFMQG+MFT+MZC1163454.3Nmm2固定球球阀的球体与阀座密封面间的摩擦力矩MQGMQG1+ MQG21012522.7Nmm3由阀座对球体的预紧力产生的摩擦力矩MQG1233268.3mm4阀座密封圈与球体接触面外径DMW设计选定410mm5阀座密封圈与球体接触面内径DMN设计给定401mm6球体与密封圈接触点与通道 轴法向夹角设计给定43.5()7球体最小预紧比压qM0.1p但不小于2MPa,对聚四氟乙烯1.6MPa1.6MPa8球体与密封面间摩擦因数fM聚四氟乙烯=0.050.059球体半径R设计给定295mm10由介质工作压力产生的摩擦力矩MQG2779254.4N11填料与阀杆间摩擦力矩MFT129600N12轴承产生的摩擦力矩MZC21331.6N13活动套筒阀座外径DJH设计选定447mm14设计压力P取公称压力1.6MPa15轴承摩擦因数fZ0.0020.002-3-16轴颈dQJ设计选定85mm17阀杆与填料摩擦力QT3456N18阀杆直径dF设计选定75N19填料宽度bT设计选定16mm20系数查表3-151.821222324252627282930031323334353637293003132333435363738-4-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NMF / Ws14MPa2球阀阀杆力矩MF见前页 1163454.3Nmm3头部断面系数Wsd/16b1t1t/ d82673mm34键槽深td-t1605键深t1设计选定7.5mm6键宽b1设计选定20mm7材料许用扭切应力N查表3-7145MPa89101112131415161718结论： NN 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QLQ、Q中较大值140861.2N2操作下总作用力QQDJ +QDF+QDT140861.2N3最小预紧力QQYJ67792.6N4垫片处介质作用力QDJ0.785P*DDJ798N5垫片平均直径DDJ设计给定635mm6计算压力P设计给定1.6MPa7垫片上密封力QDF6.48 DDJ BN mDP P139903.2N8垫片有效宽度BN查表3-235mm9垫片宽度bDP设计给定10mm10垫片系数mDP实用阀门设计手册 4.2511垫片弹性力QDTQDJ160N12系数设计给定0.213必须预紧力QYJ3.14 DDJ BN qYJ KDP67792.6N14密封面预紧比压qYJ实用阀门设计手册71.2MPa15形状系数KDP设计给定116双头螺柱拉应力LQLSL13.7MPa17双头螺柱总截面积SLZS110250.4mm218双头螺柱数量Z设计给定2419单个双头螺柱截面积S1实用阀门设计手册427.1mm220双头螺柱直径dL设计给定23.3mm21双头螺柱间距与直径比LJLmindL3.822双头螺柱孔最小间距Lmin设计给定89.4mm23许用拉应力L实用阀门设计手册198MPa结论： L L 2.7LJ 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QL140861.2N2-处断面弯曲应力WQXW25.3MPa3力臂X（D1-DM）/220mm4中法兰孔中心圆直径D1设计给定685mm5阀体凹止口直径Dn设计给定645mm6中法兰颈部直径Dm设计给定655mm7断面系数W1/6Dmh2111370mm39法兰厚度H设计给定32mm11-处断面弯曲应力W0.4QYW10.5MPa12力臂YX+(Dm-d)/431.25mm13内腔直径d设计给定610mm14断面系数W167573mm315许用弯曲应力W实用阀门设计手册102MPa161718192021222324结论： W W W W 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Q10.25(D22 -D12)qmin9337N2阀座外径D2设计给定425mm3阀座内径D1设计给定401mm4系数qminqmin0.1PN并且qmin1.6Mpa(取0.6)0.6MPa5计算压力PN设计给定1.6MPa678910111213141516171819202122 -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/T 23935 序号计算数据名称符号公 式数 值单位1最大工作负荷PnQ1/m259.4N2弹簧预紧力Q1设计已定,见弹簧预紧力9337N3弹簧数量m设计给定364最小工作负荷P10.48Pj155.6N5工作极限负荷Pj1.25Pn324.3N6缠绕比CD/d3.75mm7弹簧中径D设计给定7.5mm8弹簧钢丝直径d设计给定2mm9曲度系数K(（4C-1）/（4C-4）)+0.615/C1.4410弹簧刚度(要求)P(Pn-P1)/252Mpa11最大工作负荷下变形FnPn/P5mm12单圈刚度PdGd4/(8D3)379Mpa13剪切弹性模数G设计给定80000Mpa14有效圈数nPd/ P5.515总圈数n1n27.516节距t一般tD/3D/23.1mm17间距t-d1.1mm18自由高度H0nt+1.5d23mm19压并高度H3（n1.5）d12.6mm20最小工作负荷下的变形F1P1/P3mm21极限工作负荷下的变形FjPj/P6.2mm22螺旋角arctg(t/D)6.2度 -9-23螺旋角校核