API6D钢制闸阀设计计算说明书.doc

浙江泰通阀门有限公司设计计算说明书产品名称 API 6D钢制闸阀编 号 JS/4Z40H-150Lb 编 制 审 核 批 准 浙江泰通阀门有限公司目 录阀体壁厚验算2比压验算3闸板强度验算4阀杆强度验算5阀杆头部强度验算6手轮总转矩及圆周力7中法兰螺栓强度验算8中法兰螺栓抗剪面积验算9流量系数计算10参考资料1、 API 6D管道阀门2、 ASME B16.34阀门法兰、螺纹和焊端连接的阀门3、 ASME B16.5管道法兰和法兰管件NPS1/2NPS244、 ASME B16.10阀门结构长度5、 阀门设计计算手册机械工业出版社6、 实用阀门设计手册机械工业出版社说明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Z40H-150Lb NPS4简 图零件名称阀体、阀盖材料牌号ASTM A216 WCB计算内容阀体壁厚验算根 据ASME16.34-Pg85 序号计算数据名称符号公 式数 值单位1壳体计算壁厚SB4.2mm2计算压力Pc设计给定150psi3计算内径d设计给定100mm4基本应力系数S设计给定7000psi5附加厚度C设计给定2.5mm6阀体标准厚度SASTM B16.346.5 mm7阀体实际壁厚SB设计给定9结论： SBSB SBS 合格设计验证计算（表-1）P1121壳体计算壁厚SBSB=0.02d+4.56.54mm2计算内径d设计给定100mm3阀体实际壁厚SB设计给定9结论：SBSB 合格型 号Z40H-150Lb NPS4简 图零件名称阀 座材料牌号ASTM A105计算内容密封面上总作用国及计算比压根 据阀门设计计算手册P25 序号计算数据名称符号公 式数 值单位1密封面上总作用力QMZQMJ+QMF31057 N2密封面处介质作用力QMJ17984 N3密封面内径DMN设计给定102mm4密封面宽度bM设计给定5mm5计算压力P设计给定2MPa6密封面上密封力QMF(DMN+bM)bMqMF13073 MPa7密封面必须比压qMF阀门设计计算手册表4-108 MPa8密封面计算比压qQMZ/（DMN+bM）bM18 MPa9密封面许用比压q阀门设计计算手册表4-11150MPa结论： qqqMF 合格型 号 Z40H-150Lb NPS4简 图零件名称闸 板材料牌号ASTM A216 WCB计算内容闸板强度验算根 据阀门设计计算手册P54 序号计算数据名称符号公 式数 值单位1计算厚度SB11.3 mm2计算压力P设计给定2MPa3密封面平均直径R(DMN+bM)/252mm4密封面内径DMN设计给定88mm5密封面宽度bM设计给定16mm6附加厚度C设计给定5mm7系数K设计给定(按按自由周边)0.758许用弯曲应力W1.2L102MPa9闸板厚度SB设计给定15mm结论： SBSB 合格 Z40H-150Lb NPS4简 图 零件名称阀 杆材料牌号F6a Class2计算内容阀杆强度验算根 据阀门设计计算手册P38 序号计算数据名称符号公 式数 值单位1阀杆轴向拉应力LQFZFs34 MPa2开启时阀杆总轴向力QFZK4QMF - K3QMJ -QP+QT10128 N3密封面处介质作用力QMJ已算17984 N4密封面上密封力QMF已算13073 N5阀杆轴向截面上介质作用力QPPdF241062 N6阀杆直径dF设计给定26mm7设计压力P设计给定2MPa8阀杆与填料摩擦力QTdF bTP693 N9系数阀门设计计算手册表4-122.2210填料深度hT设计给定30mm11填料宽度bT设计给定6mm12系数K3阀门设计手册P4450.2113系数K4阀门设计手册P4450.6214阀杆最小截面积Fs阀门设计计算手册表4-14295mm215轴向压应力YQFZ/FS11 MPa16关闭时总轴向力QFZK2QMF -K1QMJ +QP+QT3189 N17系数K1阀门设计手册P4450.4818系数K2阀门设计手册P4450.7719扭应力NMFL/ Ws8 MPa20关闭时螺纹摩擦力矩MFLQFZRFM12116 Nmm21螺纹摩擦半径RFM阀门设计计算手册表4-133.8mm22阀杆最小截面系数Ws阀门设计计算手册表4-141460mm323合成应力20 MPa24许用拉应力L阀门设计计算手册表4-7220MPa25许用压应力Y阀门设计计算手册表4-7245MPa26许用扭应力N阀门设计计算手册表4-7145MPa27许用合成应力阀门设计计算手册表4-7230MPa结论： L L YY NN 合格型 号Z40H-150Lb NPS4简 图零件名称阀 杆材料牌号F6a Class2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N2MF/Ws15 MPa2驱动力矩MF2M48465 Nmm3关闭时总力矩MMFL +MFJ24233 Nmm4阀杆螺螺纹摩擦力矩MFL已算12116 Nmm5阀杆螺母凸肩摩擦力矩MFJ0.5QFZfJdp12116 Nmm6凸肩与支架的摩擦系数fJ阀门设计手册P4480.27阀杆最大轴向力(关闭)QFZ已算3189 N8凸肩与支架的摩擦系数dp设计给定38mm9头部断面系数Ws*a33169 mm310系数由b/a确定(查表见P1087)0.64511头部断面长b设计选定38mm12头部断面厚度a设计选定17mm13阀杆拉应力LL0.67Sy254.6MPa14材料的屈服强度Sy查表380MPa结论： LN 合格设计验证计算1阀杆头部扭转切应力N13M/Ws22.5MPa结论： LN1 合格型 号 Z40H-150Lb NPS4简 图零件名称材料牌号计算内容手轮总转矩及圆周力根 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关闭时总转矩M已算22096 Nmm2开启时总转矩MFZMFL+ MTJ29239 N .mm3开启时阀杆螺纹摩擦力矩MFLQFZRFM22615 N .mm4开启时阀杆总轴向力QFZ已算10718 N5开启螺纹摩擦半径RFM查表4-132.11mm6开启闭时摩擦力矩MTJ6624 N .mm7凸肩与支架的摩擦系数fTJ查表3-260.018阀杆螺母凸肩外半径rW设计给定52mm9阀杆螺母凸肩内半径rN设计给定28mm10手轮关闭圆周力QS2MDo177 N11手轮开启圆周力QS2 MFZDo234 N12手轮直径Do设计给定250mm13手轮允许最大圆周力QSAPI6D规定360N结论： QSQS QSQS合格型 号 Z40H-150Lb NPS4简 图零件名称中法兰螺柱材料牌号ASTM A193 B7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129678 N2操作下总作用力QQDJ +QDF+QDT+QFZ81582 N3最小预紧力QQ=QYJ129678 N4垫片处介质作用力QDJ0.785*P*DDP231238 N5垫片平均直径DDP设计给定15619mm6计算压力P设计给定2MPa7垫片上密封力QDF2DDPBNmDPP40908 N8垫片的的效宽度BN阀门设计计算手册表4-206818mm9垫片系数mDP阀门设计计算手册表4-21310垫片弹性力QDTQDJ6248 N11系数按固定法兰（取0.2）0.212关闭时阀杆总轴向力QFZ已算3189 N13必须预紧力QYJDDPqYJKDP129678 N14密封面预紧比压qYJ阀门设计计算手册表4-2131.7MPa15垫片形状系数KDP按近似矩形1.2mm216双头螺柱拉应力LQLSL112 MPa17双头螺柱总截面积SLZS11152.8mm218双头螺柱数量Z设计给定819单个双头螺柱截面积S1实用阀门设计手册144.1mm220双头螺柱直径dL设计给定16mm21双头螺柱间距与直径比LJLmindL4.4 22双头螺柱孔最小间距Lmin设计给定70.27mm23许用拉应力LASME -D172MPa结论： L L 2.7LJ 5 合格型 号 Z40H-150Lb NPS4简 图零件名称中法兰螺柱材料牌号ASTM A193 B7计算内容中法兰螺栓抗剪面积验算根 据ASME B16.34 P9序号计算数据名称符号公 式数 值单位1螺栓连接阀盖的螺栓总截面要求1869 psi2螺栓总抗拉应力有效面积AbZA11253 mm23螺栓数量Z设计给定8个4单个螺栓截面积A1156.7mm5螺栓公称直径d设计给定16mm6螺栓的螺距T设计给定2mm7垫片有效周边面积Ag设计给定15619mm28系数K1当用Mpa时为65.26时为0.450.459公称压力PC设计给定150class10螺栓在38时许用应力SB当大于137.9（20000）时用137.9（20000）20000psi11K1 SB9000psi结论： 合格型 号 Z40H-150Lb NPS