闸阀设计计算说明书

1、闸阀设计计算说明书(4”Z40H-150Lb)编制:审核:二二年三月十五日目录一、 壳体最小壁厚验算1二、 阀杆总轴向力计算1三、 中法兰螺栓强度校核 3四、 中法兰厚度验算 4五、 阀盖强度校核4六、 闸板厚度验算7参考文献 8结果SB=11.2mmSB=7.5mmdF=26mm一、 壳体最小壁厚验算1、设计给定SB=11.2mm（参照API600选取）2、按第四强度理论计算SB= +C(见设P359)式中：SB考虑腐蚀裕量后阀体壁厚(mm) P设计压力（MPa），取公称压力PNP= PN=2.0 MPaDN 阀体中腔最大内径(mm)DN=140(设计给定)L t425材料的许用拉应力（MP

2、a）查表知 L t= 49.98MPaC考虑铸造偏差，工艺性和介质腐蚀等因素而附加的裕量（mm）SB= +C因SB-C=2.5 SB，故阀体最小壁厚满足要求二、阀杆总轴向力计算1、阀杆直径设计给定dF=26mm（参照API600选取）2、阀门关闭或开启时的总轴向力 QFZ=Q+Qp+QT Q”FZ=Q”+Qp+QT式中：QFZ阀门关闭时阀杆总轴向力(N) Q”FZ阀门开启时阀杆总轴向力(N) Q,Q”关闭和开启时阀杆密封力,即阀杆与闸板间的轴向作用力(N)设计说明与计算过程 2140 2.349.98-21Q=4947.9NQ”=7624.4NQp=1061.3NQT=979.7N根据楔式闸板

3、半楔角=5密封面材料为13Cr/13Cr关闭时的摩擦系数fM=0.3开启时的摩擦系数fM”=0.4及半自动密封,采用公式Q=0.77QMF-0.48QMJ-QGQ”=0.62QMF-0.21QMF+QG其中 QG为闸板组件的重量(N),QG=39.2N QMF为密封面上达到必需比压时的作用力(N) QMF =(d+bm)bmqMF其中 d为密封面内径(mm),d=109(设计给定) bm为密封面宽度(mm),bm=4.5(设计给定)qMF为密封面上必需的比压(MPa) qMF=11.9MPa(查表) QMF=(109+4.5)4.511.9=19084.7N QMJ作用在出口密封面上的介质静压

4、力(N) QMJ=0.785(d+dm)2P =0.785(109+4.5)22=20225.2N Q=0.7719084.7-0.4820225.2-39.2 =4947.9N Q”=0.6219084.7-0.2120225.2+39.2 =7624.4N Qp介质作用于阀杆上的轴向力(N) Qp= dF2P = 2622=1061.3NQT阀杆与填料间的摩擦力(N) QT=dFhTUTP 其中 hT填料层的总高度(mm),hT=40mm UT阀杆与填料间的摩擦系数 UT=0.15 QT=26400.152=979.7N 结果设计说明与计算过程2QFZ=4947.9+1061.3+979.

5、7=6988.9NQ”FZ=7624.4+1061.3+979.7=9665.4N三、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=M142、 螺栓载荷Wb（N）计算Wb=F+Fp+QFZ式中：F流体静压总轴向力（N）F=PA其中 A通道处的截面积(mm2)A=6772.4（设计给定）F=26772.4=13544.8NFp操作状态下需要的最小垫片压紧力（N）Fp=PAdm其中 Ad垫片接触面积(mm2)， Ad=5162.9(设计给定)m为垫片系数, m=3.5（查表）Fp=25162.93.5 =36140.3NWb=13544.8+36140.3+6988.9 =

6、56674N3、螺栓拉应力校核bL=式中：bL螺栓所受拉应力（MPa） Ab设计时给定的螺栓总截面积（mm2） Ab=/410（14-2）2=1130mm2bL= =50.2MPa62MPa故螺栓强度符合要求结果设计说明与计算过程QFZ=6988.9NQ”FZ=9665.4NF=13544.8NFp=36140.3NWb=56674N32结果Aa=839.5mm2 ） an=79.5mm 设计说明与计算过程 3四、中法兰厚度验算te=式中：te计算的法兰厚度（mm） X螺栓中心到法兰根部的距离（mm） X=15.8(设计给定) 1 材料径向许用弯曲应力（MPa）1 =120.69MPa(查表)

7、an垫片压紧力作用中心长轴半径（mm）an=79.5 mm(设计给定)bn垫片压紧力作用中心短轴半径（mm） bn=44.5 mm(设计给定) te= =11.2mm设计给定te=22mm故中法兰厚度设计满足要求五、阀盖强度校核 阀盖和阀体共同组成“承压壳体”,阀盖所承受的介质压力、温度等技术参数与阀体相同，选用材料也相同，故阀体设计计算中关于壁厚和中法兰的计算值，也适用于阀盖，这里就不重复计算；下面只对阀盖两个力臂进行应力计算（参见设P395）由于-，-，-截面处为危险截面，故对三处截面进行应力校核 1、-截面的合成应力按下式校核=w+L+wN式中：-截面的合成应力（MPa） w-截面的弯曲

8、应力（MPa） 设计说明与计算过程结果te=15mmte=11.2mm te=22mm44w=其中 M为弯曲力矩（Nmm）M= 其中 QFZ=max(QFZ,Q”FZ)=9665.4NL=83mm（设计给定） H=110mm（设计给定） X为-截面对X轴惯性矩(mm4) X=189843.8 mm4（设计给定） y 为-截面对y轴惯性矩（mm4） y =5760 mm4(设计给定)M= = 4390.5NmmWy 为-断面对y轴的截面系数（mm3） Wy =960mm3(设计给定) w= = =4.57MPaL-截面的拉应力（MPa）L= 其中 F为-截面处的截面积(mm2) F=1240=4

9、80mm2L= =10.1MPa w=4.57MPaL=10.1MPa结果设计说明与计算过程 QFZL 8QFZ2F9665.4 24805 结果设计说明与计算过程wN=24.6MPa=39.3MPa wN力矩引起的弯曲应力(MPa)wN= 其中MN 力矩（Nmm） MN = 其中 MFJ为阀杆螺母与阀盖间的摩擦力矩（Nmm）关闭时MFJ(Nmm)计算MFJ=1/2QFZfjdp其中 fj凸肩与阀盖间的摩擦系数,fj=0.3(查表) dp阀杆螺母凸肩与支架间环形接触面平均直径 dp=49mm(设计给定)MFJ=1/26988.90.349=51368.4 Nmm开启时MFJ”(Nmm)计算MF

10、J”=1/2QFZ”fjdp=1/29665.40.349 =59442.2 NmmMFJ=max(MFJ,M”FJ)=59442.2 Nmm MN = =78778.8 NmmWX 为-截面对X轴的截面系数(3200mm3)WX =3200mm3(设计给定) wN= =24.6MPa =4.57+10.1+24.6=39.3MPa 常温下阀盖材料的许用应力（MPa）结果设计说明与计算过程MFJH L 59442.2110 8378778.8 320086结果w=23.4MPa=120.69MPa(查表)显然 故-截面合格。2、-截面同-截面，故校核合格3、-截面的弯曲应力按下式校核w= W 式中M-截面的弯曲力矩（Nmm）M= -M = -2854.8 =197702.3