全焊接固定球阀的设计与计算

1、全焊接固定球阀的设计与计算陆培文根据GB/T 19672-2005、GB/T 20173-2006和美国石油学会标准 API 6D-2008、国际标准化组织标准ISO14313:2007标准规定。固定球球阀为双阀座阀门、对于双阀座阀门分：单向密封、双向密封、 双阀座双向密封、双阀座一个阀座单向密封一个阀座双向密封，双截断唯网密封-泄放阀，如图1所示。单向密封阀门 设计在一个方向密封 的阀门。双向密封阀门一一设计在两个方向都能 密封的阀门。双向密封双隔离-泄放阀DIB-1(双阀座双向4 封)双阀座、每个阀座均能达到双向密封。双隔离-泄放阀DIB-2 (双阀座一个阀座 单向密封一个阀座双向密封)一

2、一双阀座，- 个为单方向密封阀座，一个为两个方向都能密 封的阀座。双阀座.一个阀座也向密封.一个闸座双向密封(DIB，也*断排放帏进出口*同时进压由图1固定球球阀阀座密封分类双截断-泄放阀DBB 一在关闭位置时， 具有双密封副的阀门，当两密封副间的体腔通 大气或排空时，阀门体腔两端的介质流动应被 切断。标准还要求密封试验时， 应为进口端阀座 密封。1全焊接固定球球阀通道直径的确定在设计计算全焊接固定球球阀时，首先要确定阀体的通道直径，以便作为其他部位计算的基础。球体通到底最小直径要符合相应标准的规定。设计国标全焊接固定球球阀时，全通径球阀的最小通径应符合GB/T 19672-2005管线阀门技

3、术条件或GB/T20173-2006石油、天然气工业一管线输送系统一管线阀门标准规定。设计美标全焊接固定球球阀时，全 通径球阀的最小通径应符合API6D-2008/ISO14313:2007石油、天然气工业一管道输送系统一管道阀门标准规定。对于全焊接缩径固定球球阀，标准规定对于公称尺寸 W DN300(NPS12的球阀，球阀公称尺寸的孔径缩小一个规格，按标准规定内径；对于公称尺寸DN350 (NPS14)DN600(NPS24)的球阀，球阀的公称尺寸的孔径缩小两个规格，按标 准规定的内径尺寸；对于公称尺寸DN600(NPS24)的球阀，应和用户商定。对于没有标准规定的全焊接球阀，通常球体通道的

4、截面积应不小于管道额定截面积的60%,设计成缩径形式，这样可以减小球阀的结构，减轻重量，减小阀座密封面上的作用力和启、闭转矩。一 般采用球阀公称尺寸 DN与球体通道直径之比等于 0.78。此时，球阀的阻力不会过大。2球体半径的确定设计球阀首先应根据球体通道直径和介质工作压力p来确定球体外圆半径 R。如图2所示。当a =45。时，sina=DN,sinrj=V2,则W2 = DN ,所以R =W2 DN。如果按此式确定球 2R 一 一 22 2R- 2体半径，则公称尺寸 DN和球体长度L相等，则DN=L。当球阀关闭时，A点实际上仍在密 封环的边缘，而不能起到密封作用。因此，L尺寸必须增大，而使

5、LDN,使A点移到密封环的面上起到密封作用。所以，必须对上式进行修改。球阀在达到密封时，所需的密封面宽度，如图 3所示。首先依据密封圈材料的许用比压，按密封面必须比压的公式，初步算出密封圈的宽度20(2)bM(mm):c KP(1)qMF ：.bM /10若阀座密封圈的材料为聚四氟乙烯，则许用比压为 q=17.5MPa ; c为与密封面材料有 关的系数，对于聚四氟乙烯，c=1.8; K为在给定密封面条件下，考虑为质压力对比压值的影响系数，对于聚四氟乙烯，K=0.9。把以上数值代入式(1)，经过运算，得bM =0.027p2+0.1p+0.1上式中p为设计压力，通常取公称压力PN数值白%0 (M

6、Pa)。对于阀座密封圈用金属圈加固时，许用挤压应 力可适当加大。所以不管球阀处于开启状态还是处于关闭状态， 密封面与球体接触面的宽度，都不应小于bM, L应增加两倍密封面的投影宽度，球体半径也应增大a,如图4所示。因为tanot=b 4,所以2a=bM,因此球体的直径 2a应增加bM,则球体半径r=0dn +lbM，此值为达到 22密封时的球体最小直径。如球体强度需加大，可适 当加大球体直径。3全焊接固定球球阀中体最小壁厚的计算（1）全焊接固定球球阀的结构形式通常有两种，即圆筒式壳体（如图 5所示）和球形 壳体（如图6所示）。不过这两种结构的中体和左、右体的最小壁厚计算方法是相同的。依据 AP

7、I6D-2008和GB/T 20173-2006标准要求，对于全焊接固定球球阀的角焊缝强度有效系数 取0.75。按GB/T 150-1998钢制压力容器和美国ASME锅炉和压力容器规范 BPVC第皿 卷第1册UG-27受内压容器的壁厚，结合ASME B16.34-2009法兰、螺纹和焊连接的阀门 的最小壁厚计算式。 笔者认为焊缝强度有效系数取0.75,即是局部无损检测，也就是中体和颈部的焊接，属于角焊缝，只能做表面无损检测，即 MT或PT,不能做射线无损检测，也 不能做超声波无损检测。因此，角焊缝的强度有效系数才取0.75,也就是用加厚壁厚， 增加焊缝深度，来弥补由于焊缝不能进行全面100%的

8、射线检测可能出现的缺陷。因此，全焊接球阀中体和左、右体的最小壁厚的计算，按 ASME B16.34-2009中的公式，分母中的应力系 数应乘以0.75。即：图5图6t=1.5 PLdC1+C(3)、2Sf E_1.2pc Jt一计算得出的壁厚，in;Pc class 数值，如 class600, Pc=600; class900, Pc=900;de中腔内径，in;Sf基本应力系数，取 7000E焊缝强度有效系数，取 0.75C一附加裕量，in,见表表1 附加裕量CinclassdC，、150300600900150025004500100.1870.1800.1120.0950.0960.1

9、010.101120.1850.1840.1070.0960.0970.0990.101130.1880.1810.1090.1020.1030.0980.097140.1820.1780.1110.0970.0980.0970.102150.1860.1850.1030.1030.1040.0960.097160.1900.1820.1060.0980.0990.0960.102170.1830.1790.1080.1040.1050.1050.097180.1870.1760.1100.0990.1000.1040.102190.1710.1830.1020.1050.0960.1030.

10、097200.1840.1800.1050.1000.1020.1020.102210.1880.1770.1070.0960.0970.1010.098220.1820.1840.1090.1010.1030.1000.103230.1860.1810.1010.0970.0980.0990.098240.1890.1780.1040.1020.1040.0980.103250.1730.1850.1060.0980.099260.1770.1820.1080.1030.105一一270.1800.1790.1000.0990.101一一280.1740.1760.1020.1040.096

11、一一290.1780.1830.1050.1000.102一一300.1720.1800.1070.0950.097一一320.1790.1840.1010.0960.098一一340.1770.1780.1060.0970.100一一350.1800.1850.0980.1030.105一一360.1740.1820.1000.0980.101一一380.1710.1760.1050.099一一一400.1790.1800.0990.101一一一410.1730.1770.1010.096一一一420.1760.1840.1040.102一一一430.1800.1810.0960.097一一

12、一440.1740.1780.0980.103一一一460.1710.1820.1030.104_480.1790.1760.0970.105一一一500.1760.1810.1020.096一一一52一一一一一一一54一一一一一一一56一一一一一一一58一一一一一一一60一一一一一一一tB =1.56KPNDn290SE-7.2 KPNCi(4)若按GB/T12224-2005标准计算最小壁厚应为:式中：tB 虑内压的最小计算壁厚，mm;PN一公称压力数值；S应力系数，取48.3MPa;Dn一阀体中腔最大内径，mm;E焊缝强度有效系数，取 0.75;K 一系数，见表2;Ci附加裕量，见表3表

13、2K系数公称压力pn162025405063100110150160250260420K1.251.251.01.01.00.910.911.00.971.0表3附加裕量C1mmdN16202540506310011015016025026042062.932.92.92.842.802.772.602.682.702.76102.872.842.842.742.672.722.622.762.462.39152.812.762.762.712.612.632.282.732.031.79202.742.673.073.183.143.443.143.212.412.08253.683.693

14、.793.943.983.853.113.792.492.68324.384.284.283.963.743.592.633.562.702.59404.284.154.153.753.483.483.093.422.522.06504.854.794.894.694.654.403.013.082.483.06654.664.544.644.494.264.532.703.012.511.94804.564.304.804.604.464.862.683.142.051.73904.634.935.234.744.434.482.503.192.502.121004.904.775.074.

15、684.605.302.922.952.663.211254.985.075.374.824.484.452.733.842.853.391504.854.665.064.864.754.712.534.233.043.461754.934.755.254.914.634.662.644.113.534.142005.104.645.244.854.604.612.454.203.523.722254.984.745.344.804.484.662.554.393.203.802504.854.535.234.744.454.712.664.483.193.982754.934.625.324

16、.784.434.862.964.773.084.053005.204.825.624.834.304.813.075.153.374.133255.284.915.815.174.785.162.575.543.564.013505.355.006.005.424.955.312.485.633.754.084005.314.895.995.304.807.412.896.203.934.344505.364.876.175.494.955.622.806.183.915.095005.414.866.265.384.815.723.216.564.095.355505.364.756.35

17、5.574.955.923.137.533.975.506005.614.936.635.564.815.923.048.014.445.766505.564.926.725.744.966.222.958.484.626.017005.714.906.805.634.816.323.368.964.506.467505.564.796.895.824.966.523.279.134.686.728005.814.987.185.814.816.533.489.714.866.978505.864.967.366.004.966.833.4010.185.047.139005.914.956.

18、556.095.117.033.5110.665.227.389505.864.837.536.074.967.433.7211.145.407.6410006.115.027.826.265.117.333.6311.615.578.0910506.165.017.916.254.967.333.7412.095.758.3511006.114.998.096.345.117.643.6512.565.638.5011506.064.888.186.535.267.943.8613.045.818.7612006.325.068.466.515.117.943.7813.415.999.01

19、12506.375.058.556.705.268.143.8913.696.179.46（2）壳体开孔补强的要求1）不另行补强 设计压力w2.5MPa两相邻开孔中心间的距离（对于曲面间距以弧长计算）应小于两孔直径之和的两 倍；接管公称外径 89mm接管最小壁厚满足表 4要求表4接管最小壁厚mm接管公称外 径253238454857657689最小壁厚3.53.53.54.04.05.05.06.06.0注： 钢材的标准抗拉强度下限值 RM540MPa,接管与壳体的连接宜采用全焊透的结 构型式。接管腐蚀裕量为1mm。2）平盖开孔补强要求见 GB150第8.6节。3）通过开孔中心，且垂直于壳体表

20、面的截面上的最小补强面积按下列要求确定：圆筒或球壳开孔所需补偿面积按式5计算：A=d2汽力）（5）式中：A一开孔削弱所需要的补强截面积，mm2；孔取所考虑平面上的尺寸 6 壳体开孔处的计算厚度, 对于圆筒壳体：,_FCD一2 101-FC对于球形壳体：._FCDi、4 lc t -Pc式中：Pc一计算压力，MPa；d一开孔直径，圆形孔取接管内直径加 2倍厚度附加量，椭圆形或长圆形 （弦长，包括厚度附加量）,mm;mm;（6）mm;/已设计温度下圆筒或球壳材料的许用应力，MPa.按GB150第4章，4 一角焊缝强度有效系数，按 API6D,取0.75。 造t接管有效厚度，M=Snt-C, mm式

21、中：立一接管名义厚度， mmC一厚度附加量， mmC=Ci+C2式中：Ci钢材厚度负偏差，钢管的厚度负偏差按钢材标准规定，当钢材的 厚度负偏差不大于 0.25mm ,且不超过名义厚度 6%时。偏差可 以忽略不计。C2腐蚀裕量，mm;介质为天然气，C2 1.5mmfr强度削弱系数，等于设计温度下接管材料与壳体材料许用应力之比值，当此值不大于1.0时，取fr=1.0o圆筒或球壳补强厚度：圆筒壳体按式6球形壳体按式74全焊接固定球球阀密封比压的计算（1）单向密封球阀密封比压的计算如图7所示。球体5安装在两个滑动轴承 3中,阀座安装于活动套筒 6内，活动套筒在阀体中靠 。形圈14与阀体孔密封，阀座借助

22、弹簧组 12预压紧球体。介质进口端阀座，在球体关闭时，靠阀座密封圈内径Dmn和进口密封套筒外径Djh所形成的环形面积上的介质作用力压紧球体，以达到球阀的密封。 密封的可靠性在很大程度上取决于密封面平均直径Dmp与套筒外径Djh之比。如果Djh和Dmp的比值不够大时，球阀将不能保证可靠密封。另一方面，如果Djh过大将造成阀座密封圈过载，而使球阀的开关转矩加大，阀门磨损加快。1）进口端阀座对球体的压力（N）:Fq=Fzj+Fth（8）式中Fzj一介质经阀座压在球体上的力（ N）,按式（9）计算； Fth一弹簧组压紧力（N）,按式（10）计算。 22F 7rp（DjhDmn ）（9）ZJ 一4式中D

23、jh活动套筒外径（mm）；Dmn 一阀座密封面内径（mm）;p设计压力，取公称压力的1/10 （MPa）。Fth = Fmy , Fmm（10）式中Fmy一阀座密封圈对球体的预紧力（N）、按式（11）计算；Fmm 一阀座密封圈上的 O形圈与阀体孔之间的摩擦力（N）,按式（12）计算。(11) 2 2Fmy - D 刖 - D 他 qMYmin4式中Dmw阀座密封面外径(mm);qMY min 一阀座预紧密封的最小比压，对于PTFE, qMY min=1.6MPa。则式 Fmy = (D2MW 一D、n )qMYmin 改与成：Fmy - 0.4；r ( D mw _ D mn )。4Fmm =

24、nDjHbmZqmF f（12）式中Djh活动套筒外径（mm）；bm一O形圈与阀体内孔的接触宽度（ mm）;取。形圈断面半径的-;3Z O形圈个数；取两个；qmF 密封比压（MPa）, q F =丝=06红；若O形圈断面取。5.3mm, O形 m mFbm /10圈密封与压力关系不大，故体腔内压力取Po=0MPa,则：qMF=1.35MPa；f为橡胶O形圈与阀体孔的摩擦系数，取 f=0.4。(13)则Fmm =3.14Djh 0.883 2 1.35 0.4 =3Djh因此FQ FZ J F T H F ZJ F+M YF M M_22_2.2=0. 78 5PH DD M N）+ 7T（0.

25、 4 M WDD） N +D jG=Djh 0.785pDjh 3 1.256D2mw Dn 0.785p+1.2562）阀座密封面上的实际工作比压。阀座密封面工作比压（ MPa）:(14)Nq -Amh图7单向密封全焊接固定球球阀结构1 阀体；2支撑板；3滑动轴承；4一轴承；5阀体；6阀座支撑圈;7一键；8一阀杆；9一防静电装置；10一阀座注脂孔；11注脂管；12弹簧；13一防火垫；14O形圈；15卡紧圈式中N一阀座密封圈对球体的法向压力( N) , N=_FQ_ ；Amh 密封圈环带面积(mm2), amh = 2nR(l1 -l2 )Fq2_ 2N q =AMHcos - _FqDjh

26、0.785pDjh 3 1.256D MW - D MN 0785P 1.2562 二 Rh 2 二 Rhcos :2 二 Rhcos ；22Djh (pDjH 书.82 )卡.6D mw D mn 小书.6 )(15)8 Rh cos ,二(2)双向密封球阀密封比压的计算双向密封球阀和单向密封一样，球阀的进口端和出口端使用同样的单向密封阀座，就得到双向密封固定球球阀。其双向密封球阀的密封比压， 同单向密封球阀。(3)双阀座双向密封球阀阀座密封比压的计算1)进口端阀座密封比压的计算：其计算方法和计算式同单向密封球阀的阀座计算式。2)体腔内介质压力对阀座产生的比压的计算：出口端密封的固定球球阀的

27、基本特点是当阀门关闭后，密封力是由中腔介质压力产生的，用以保证球阀密封。这样就减 少了球体支承轴承的载荷。图8双向密封全焊接固定球球阀1 阀体；2 支撑板；3滑动轴承；4一轴承；5球体；6阀座支承圈；7一键；8一阀杆;9一防静电装置；10一阀座注脂孔；11 O形圈；12一弹簧其结构如图8所示，与进口密封相比，结构上的主要区别在于活动套筒阀座密封MP 。直彳至Dhw小于阀座密封面的平均直径 D座对球体的压力：(16)Fq= Fzj+ Fth式中Fzj一介质经阀座压在球体上的力（N）,按式（17）计算;Fth一弹簧组压紧力（N）,按式（18）计算。 2222T：,p I D jh -D hw |p

28、 I D jh - D MW 1|FZJ -44二P 2222D jh - D HW - D JH D MW2I D MW-D HW(17)式中Djh 活动套筒外径（mm）;Dhw密封外径（mm）;Dmw 密封面外径（mm）。Fth= Fmy + Fmm（18）式中 Fmy一阀座密封圈对球体的预紧力（N）,按式（19）计算；Fmm 一阀座支承圈上的 O形圈与活动套之间的摩擦力（N）,按式（20）计算；(19)22FMY =4 D MW - D MN qMY min式中 Dmn 一阀座密封面内径（mm）;qMYmin一阀座预紧密封的最小比压，对于 PTFE, qMYmin =1.6MPa,贝U式

29、（19）改(20)写成 Fmy =0.4n(D2Mw -D2mn )。FMM = D HW b m Zq MF f式中 Dhm 密封外径（mm）;bmO形圈与阀座密封外径的接触宽度（mm）;取。形圈断面半径的1 ；3Z-O形圈个数，取一个；qMF 一密封比压（MPa ）, qMF=0：42：6p；若。形圈断面积取。5.3mm，。形 bn/10圈密封与压力关系不大，故取po=0MPa,则：qMF=1.35MPa；f一橡胶O形圈与阀座密封套的摩擦系数。若取f=0.4,则 Fmm =3.14Dhw 0.883 1 3.36 0.4 =1.5Dhw所以 Fq = Fmj. Fth=Fmj F myF_

30、 2_ 2= 0.785 p D MW - D HW21.256 D hw2一 D MN15Dhw=D mw 1,0.785p 1.256 i, Dhw |0.785pDHW -1.5 -1.256D2mn(21)MPa):阀座密封面的实际工作比压（N q = AMH式中N 一密封圈对球体的法向压力（N）, Ncos ;2、Amh 一管封圈环田面积（mm ）, Amh =2泰仆）Fq _ 2 _ 2N cos D mw 10.785p+1.256 一Dhw 0.785pDhw 一1.5 -1.256D mnAMT -2二 Rh 一2二Rhcos ：_2_2D mw p+1.6 一Dhw pDh

31、w -1.91 - 1.6D mn8 二 Rh cos 二5体腔内介质压力超过1.33P时，阀座自动泄压的计算根据国家标准 GB/T 19672-2005, GB/T 20173-2006 和美国石油学会标准 API6D-2008及 国际标准化组织标准ISO14313:2007要求，当输送的介质为烧类介质，在阀门关闭或开启后， 有可能把介质截留在阀体中腔，当温度升高时，压力会上升，当压力升高到额定压力的1.33倍时，中腔应有自动泄压装置。实现自动泄压的方法有三种:1）中腔安装安全泄压阀，安全阀的整定压力为额定压力的1.33倍。当中腔压力超过额定压力的1.33倍时，安全阀自动开启，排放多余介质，

32、当中腔压力降到1.33倍额定压力后，安全阀自动关闭。2）在球体上安装一个止回阀，当中腔压力超过1.33倍额定压为时，止回阀自动开启， 排放多余介质，当中腔压力降到1.33倍额定压力以下时，止回阀自动关闭。该止回阀开启压差较小，难以设计，又止回阀需安装在球体上，在球体上需铳出平面，若球面和平面相交处加工不圆滑，在球阀启闭过程中，会划伤密封面。3）按标准要求，该球阀设计成一个阀座单向密封，一个阀座双向密封。单向密封阀 座设计为当中腔介质压力上升到1.33倍额定压力时，单向密封阀座被自动推开，排放多余介质，当压力下降到1.33倍额定压力以下时，阀座自动复位，仍起到密封作用。又因为出口端阀座为双向密封

33、阀座，介质肯定不会泄漏到出口端。中腔 介质泄放到进口端或出口端按用户要求，因在阀体上有单向密封阀座和双向密封 阀座的标牌，只要用户按标牌位置安装，一定能满足要求。腔体内介质压力超过 1.33倍时，自动泄压阀座计算式如下:二 1.33p D2 * 4jh -D2mw422二 PD JH - D MN4. 一 _ 2_ 21.33p I D jh - D mwP D JH - D MN+q MYmin22D MW - D MN对于聚四氟乙烯密封圈，当设计 CL600球阀时，qMYmin =0.2p。 则 1.33 (D2jh- D2mw)(D2jh- D2mn) +0.2 Mw- D2MN )1.

34、33D2JH-1.33 D2mw D2jh- D2mn +0.2D 2mw- 0.2D，n0.33D2jh 1.53 D2mw-1.2D2mn22(23)-1.53D mw -1.2D mn0.33Djh ；6固定球球阀转矩的计算（1）单向密封阀座M= M m+ M T+ M u+ M c式中 Mm阀座密封圈与球体间的摩擦转矩（ Nmm）;M t 阀杆与填料间的摩擦转矩（N mm）;Mu阀杆台肩与止推垫间的摩擦转矩（Nmm）;Mc轴承的摩擦转矩（Nmm）。1）阀座密封圈与球体间的摩擦转矩的计算：M m = M m0+M ml式中 M mo一进口端阀座密封圈与球体间的摩擦力矩（Nmm）;Mmi

35、一出口端阀座密封圈与球体间的摩擦力矩（N-mm）;考虑出口端阀座弹簧组的预紧比压。FqR 1 cos :-：R|Djh PDjh 382 16D2MW D2MN p I6 Jcos：m0- 2cos -8cos 二二T式中 Fq进口端阀座密封圈又求体的作用力（N）;R一球体的半径（mm）;邛一密封面对球体中心的倾角（）;因一密封圈与球体间的摩擦系数，对于 PTFE取卬=0.05, RPTFE取9=0.070.12,尼龙取口=0.100.15,填充尼龙取回=0.320.37,MOLON 取 回=0.06 0.10, DEVLON 取 口=0.06 0.12, PEEK 取内=0.100.15,橡

36、胶（无润滑）叩=0.30.4,橡胶（有润滑）卬=0.15。Mm1_(Fmy Fmm )R(1 cos .)2cos 10.4二(D2mw D2mn) 3.0Djh (1 -cos ：)R2cos ： 0.4D2mw -0.4D2mn +0.96Djh）（1+cos中）R2cos :式中Fmy 一阀座密封圈的预紧力（N）;Fmm一活动套筒。形圈与阀体阀座孔间的摩擦力（N）;R一球体半径（mm）;中一密封面对球体中心的倾角（）;卬一密封圈与球体间的摩擦系数。M m= M m0+M m1二派 口H (pDjh 土.82 户.6D2MW d2mn (p +6 2 +cos中*(0.4D2mw 0.4D

37、2mn +0.96Djh)(1+cos5巴8cos :2cos P(24)二 Rt |P(D2jh -D2mn ) 3.2(D2mw -D2mn ) 7.66Djh 1 cos ：8cos :2）阀杆与填料间的摩擦转矩的计算：根据密封理论，当被密封部位的实际比压等于或大于所必须的密封比压时，就能达到密封要求，即：q=q0+qp 1.2p式中q0一填料压盖的压紧力产生初始的密封比压（MPa）;qp一介质压力P的作用力而产生的比压（MPa）;q 一总的密封比压（MPa）。qp的大小随压力p的变化而变化，当 qp增大到一定值时，即使因磨损等原因，使 预紧力消失（即q0=0）,只要保证qp=1.2po

38、,也能使填料具有良好的密封性能。填料料与阀杆之间的摩擦力Ft （N）,可按下式计算：Ft =1.2 二 MdrZhp式中Rt 一阀杆与填料间的摩擦系数；Z填料圈数；h一单圈填料高度（mm）；p设计压力，取公称压力PN数值的1/10 （MPa ）;dT阀杆与填料接触部分直径（mm）。 填料若为O形橡胶密封圈，其摩擦力的计算如下：FT 二星dT（0.33 0.920d0p） 填料与阀杆之间摩擦转矩的计算：V形及圆环形填料的摩擦转矩（N mm）:MT =1 FTdT J2 叫d2TZhp =0.6叫d2TZhp（25）22。形密封圈与阀杆之间的摩擦转矩（N mm）:1 1M T = FTdT = d

39、2T （0.33 +0.92 kL0d0p）（26）2 2式中dT 一阀杆与O形密封圈接触部分的直径（mm）;出一橡胶对金属的摩擦系数,为=0.30.4;有润滑油时=0.15;do-O形密封圈横截面直径（mm）。3）阀杆台肩与止推垫之间摩擦转矩的计算：阀杆在介质压力的作用下，其台肩紧贴并压紧止推垫，当阀杆旋转时，便产生了摩擦力。考虑到止推垫其主要作用是减小摩擦力，增 加密封性能，为此按平均直径计算摩擦力，一般止推垫材料为聚四氟乙烯（ PTFE）。阀杆台肩与止推垫间摩擦力Fu（N）：2Fu = （DT dT ） T p16式中 DT一台肩外径或止推垫外径（mm）;取较小者；dT阀杆直径（mm）;

40、内一摩擦系数。 阀杆台肩与止推垫间摩擦转矩:1/ DT , dT、1 二2 , DT dT(27)MuFu=2 n(DT+dT)dp()64(DTdT)Hp4）阀杆轴承摩擦转矩的计算： 固定球球阀的轴承承受着较大的径向作用力，旋转时会产生大的摩擦力，为降低此摩擦力，在球体轴颈处或阀杆支承套外径处可以安装滑动轴承或滚动轴承，以减小摩擦力，降低开启或关闭时的转矩。在介质压力作用下，上下轴承受到的总推力Fc(N):2Fc = . D JH p4式中 Djh活动套筒外径(mm);p进口端介质工作压力(MPa)。对于进口密封阀座，弹簧组产生的预紧力对轴承的径向作用力，可忽略不计。阀杆轴承摩擦转矩(Nmm

41、)：M c= Fcdzj Mc = D2jh p dzj Pc = D2jh p dzj 4(28)22 48式中 dzj球体轴颈或支承套外径(mm);儿一摩擦系数。对于 FS-1自润滑轴承，儿=0.040.20; JDB固体镶嵌式润滑轴承，Nc=0.16,对于滚动轴承 收=0.002。(2)双向密封阀座若出口端阀座结构和进口端阀座结构设计相同，即进出口端阀座为同一设计结构，则 为双向密封阀座固定球球阀，其阀杆转矩计算同单向密封阀座球阀。(3)双阀座双向密封球阀1)双方向进口端阀座密封转矩的计算，同单向密封阀座计算式。2)双方向出口端阀座密封的转矩计算(N mm):M=M m+ Mt+ Mu

42、+Mc出口端阀座密封圈与球体间的摩擦转矩(N - mm)FqR(1 cos j .Mmi 二一-42cos4 |D2mw(p 1.6) -Dhw(pDhw -3.82) -1.6D2mnR (1 cos ：)、2cos : 3 | D2mw(P 1.6) -Dhw(PDhw -3.82) -1.6D2mn (1 cos8cos ;在两个阀座同时密封时:M m=2M mi，贝U m m(29)二RT |D2mw(P i.6)-Dhw(pDhw -3.82) -1.6D2mn (1 cos4cos ; 阀杆与填料间的摩擦转矩 Mt:同单向密封阀座计算式。阀杆台肩与止推垫之间的摩擦力矩M u：其计算式同单向密封阀座计算式。轴承摩擦转矩Mc：其计算式同单向密封阀座计算式。(4)双阀座，一个阀座单向密封，一个阐座双向密封球阀。1)单向密封阀座的转矩计算式同单向密封阀座计算式。2)双阀座双向密封阀座的转矩计算式同双阀座双向密封球阀转矩计算式。(5)双截断排放阀当阀门关闭时，进口端与出口端同时加介质压力，体腔通大气时的转矩计算式M=M m+ Mt+ Mu Mc1)阀座密封圈对球体的摩擦转矩Mm (Nmm)：M m=2M m0MmoMm =2 Mmo二R Djh(pDjh 3.82) 1.6D2MW -D2MN(P 1.6) (1 cos)、8cos ;(30)二 R Djh