【文章內(nèi)容簡介】 ΙΙ—ΙΙ斷面的剪應(yīng)力MPa，ι=Pdr/4(tBC)+FLZ/πdr2 …...7—2式中dr—填料函外徑16mm ，由前面設(shè)計數(shù)據(jù)知FLZ =[ι] —材料許用剪應(yīng)力MPa，HT200材料剪應(yīng)力取15 MPa，ι=Pdr/4(tBC)+FLZ/πdr2 =16/4+162 = MPa ≤15 MPa，由于閥蓋上的法蘭尺寸與閥體中法蘭尺寸相同，當(dāng)閥體中法蘭強(qiáng)度驗算足夠時，閥蓋法蘭取與閥體中法蘭同樣的厚度就不必再進(jìn)行驗算。8支架的計算閥桿軸向力FFZ1 作用來進(jìn)行計算FFZ1 =支架受力情況比較復(fù)雜，可以把它當(dāng)做超穩(wěn)定的桁架，在其中間部分受到閥桿的軸向力FFZ1 =。—Ι斷面處的合成應(yīng)力MPa，σ∑Ι=σwΙ+σlΙ+σwΙN ≤[σL ] …...8—1式中σwΙ—Ι—Ι斷面處的合成應(yīng)力MPa，按下式計算：σwΙ=MΙ/WΙy …...8—2σlΙ—拉應(yīng)力MPa，按下式計算：σlΙ= FFZ1 /2AΙ…...8—3σwΙN —扭力矩引起的彎曲應(yīng)力MPa，按下式計算：σwΙN =MⅢN /WIX …...8—4其中MI —Ι—按下式計算：MI =(FFZ1 L/8) [1/(1＋()(ΙⅢX /ΙⅡy ))] …...8—5L—框架兩重心之間的距離40mm，L=L1+2X2 , X2 為框架形心位置mm,根據(jù)斷面形狀系數(shù)按表8—13計算IⅢX 和IⅡy —Ⅲ—Ⅲ斷面對X軸的慣性矩mm4 H—框架的高度10mmWIy —Ι—Ι斷面對y軸的斷面系數(shù)mm3,按表8—13計算WIy= Iy/ y1…...8—6FFZ1 =AΙ—Ι—Ι斷面的面積mm2,按表8—13計算AΙ=b1 a+a1b2=35＋323=111mm2 …...8—7MⅢN —，按下式計算：MⅢN =MFJH/L…...8—8MFJ—我們假想將螺紋結(jié)合面拆開并拉直，可以得到左圖中簡單模型。軸向力作用下FFZ1 =，將該力沿著水平和垂直于斜面進(jìn)行分解?？梢园戳W(xué)三角形進(jìn)行力的求解。本次設(shè)計選擇螺紋的螺旋角α=5176。求解水平力，該力會產(chǎn)生周向的摩擦扭矩。Tan5176。=FX /FFN1 ,解FX= Tan5176。FFN1 ==…...8—9MFJ= FXd/2=4/2=…...8—10MⅢN =MFJH/L =10/40 = …...8—11WIX —Ι—Ι斷面對X軸的斷面系數(shù)mm3 , WIX =IX/X1…...8—12IX =a1b13 /12+ab3 /12=333 /12+5353 /12=…...8—13Iy=1/3(bx23 –b2a23 +b1x13 )=1/3(354332+3)=737…...8—14MI =(FFZ1 L/8) [1/(1＋()(ΙⅢX /ΙⅡy ))] =(40/8) (1(1＋(10/40)())] =…...8—15WIX =IX/X1=…...8—16WIy= Iy/ y1 =737/3= mm3 …...8—17σwΙ=MΙ/WΙy =，…...8—18σlΙ= FFZ1 /2AΙ=111= MPa，…...8—19σwΙN =MⅢN /WIX =，…...8—20σ∑Ι=σwΙ+σlΙ+σwΙN =++= MPa ≤[σL ] =30 MPa …...8—21Ⅱ—Ⅱ斷面的合成應(yīng)力MPa，σ∑Ⅱ=σWⅡ+σLI≦[σL ] …...8—22式中σ∑Ⅱ—Ⅱ—Ⅱ斷面的彎曲應(yīng)力MPa ，按下式計算：σ∑Ⅱ= MΙ/WⅡy ,其中WⅡy 為Ⅱ—Ⅱ斷面對y軸的斷面系數(shù)mm3 ,按表8—13計算。根據(jù)對稱結(jié)構(gòu)可推，WⅡy = WⅠy = MPa，…...8—23σ∑Ⅱ= MΙ/WⅡy =，…...8—24根據(jù)前面設(shè)計數(shù)據(jù)可知σLI= MPa，σ∑Ⅱ=σWⅡ+σLI=+= MPa ≤30 MPa…...8—25Ⅲ—Ⅲ斷面的彎曲應(yīng)力MPa，按下式計算：σ∑Ⅲ=MⅢ/WⅢX ≤[σW] …...8—26式中MⅢ—Ⅲ—ⅢMⅢ=FFZ1 L/4MⅠ =40/ = WⅢX 為Ⅲ—Ⅲ斷面對X軸的斷面系數(shù)mm3 ,按表8—13計算:WⅢX =(Dd) h2 /6 =(148) 100/6 =100mm3 …...8—26 σ∑Ⅲ=MⅢ/WⅢX = = MPa≤[σW]=80 MPa，…...8—27根據(jù)《實用閥門設(shè)計手冊》可以查出HT200作為支架的彎曲應(yīng)力[σW]為80 MPa，綜合以上三個斷面的計算，可知材料符合力學(xué)使用要求。9填料裝置的計算填料裝置的計算包括：填料、填料壓套、填料壓板，填料寬度bT(mm),通常（1~）(dF )1/2 范圍內(nèi)選取。其中dF為推桿直徑（mm）,設(shè)計選取dF=4mm，則 bT=(dF)1/2=2=…...9—1對于壓緊螺母式，填料圈數(shù)一般取Z=4~8圈。填料箱孔深度取H=ZbT+(2~5)mm設(shè)計參數(shù)圈數(shù)Z=4，H=4＋4＝選取柔性石墨填料，被壓縮后的高度hT=KhZbT ，其中，Kh為填料高度壓縮系數(shù)當(dāng)PN≤ 時， ,故取Kh =hT=KhZbT =4＝…...9—2壓縮變量Δh=HhT==…...9—3推桿行程，填料壓蓋圓柱部分的高度L在(2~5)bT 范圍內(nèi)選取，但必須使L＞HhT –δTD,其中δTD為填料墊厚度，設(shè)計選取范圍在：5bT =5=16mm,2bT =2=L＞HhT –δTD,=取L=校驗斷面Ⅰ—Ⅰ，Ⅱ—Ⅱ，以及按45176。方向所取斷面Ⅲ—Ⅲ的彎曲應(yīng)力Ⅰ—Ⅰ斷面的彎曲力矩（）σWⅠ=MⅠ/WⅠ≤[σW ] …...9—4根據(jù)《實用閥門設(shè)計手冊》查取[σW ]=80MPa 式中MⅠ—Ⅰ—Ⅰ斷面的彎曲力矩（）按下式計算：MⅠ=FYT L1 /2，L1 為力臂，L1 =5mm,FYT=π（D2 –d2 ）qT/4 =(24242 ) =…...9—5(設(shè)計中取D=24mm,d=4mm, qT= )D為填料壓蓋與填料箱孔配合直徑mm，取為24mm,公差配合選擇緊配合易于達(dá)到的優(yōu)先系，參看標(biāo)準(zhǔn)GBT 。qT 是壓緊填料所必須施加于填料上部的比壓，qT =Ψp(MPa), ψ為石棉填料的最大的軸向比壓系數(shù)，根據(jù)P和hT/bT 查《閥門設(shè)計。入門與精通》表8—14，hT/bT =， 。查得ψ=，據(jù)此可以算出qT =Ψp=＝…...9—6則MⅠ=FYT L1 /2=12/2= WⅠ—Ⅰ—Ⅰ斷面的斷面系數(shù)mm3 按下式計算：WⅠ=b1 h12 /6…...9—7b1 為斷面的寬度，h1 是Ⅰ—Ⅰ斷面的高度選取b1 =37mm,h1=5mm.， WⅠ=b1 h12 /6=3752 /6=Ⅰ=MⅠ/WⅠ=≤[σW ]=80MPa ,根據(jù)《實用閥門設(shè)計手冊》選取HT200的許用彎曲應(yīng)力為80MPa Ⅱ—Ⅱ斷面的彎曲應(yīng)力MPa σW Ⅱ=MⅡ/WⅡ≤[σW ] …...9—9式中MⅡ—Ⅱ—Ⅱ,按下式計算：MⅡ= FYT (L2 –Dp/π)/2…...9—10Dp =D+d/2=24+8/2=16mm,取L2=20mmWⅡ—Ⅱ—Ⅱ斷面的斷面系數(shù)mm3 ,對于鑄鐵制造的填料壓蓋，WⅡ=IⅡ/yⅡ…...9—11yⅡ是Ⅱ—Ⅱ斷面的中性軸到填料壓蓋上端面的距離，yⅡ=h22 (Dh)+h12 (b2D)/2[h2 (Dd)+h1 (b2 –D)] …...9—12設(shè)計選取h2 =15mm,h1 =5mm,其余數(shù)據(jù)同前設(shè)計取值相同。yⅡ=152 (248)+52 （5424）/2[15(548) ＋5(54﹣24)] =IⅡ為Ⅱ—Ⅱ斷面對中性軸的慣性矩mm4IⅡ=[(b2d)yⅡ3 +(Dd)(h2yⅢ)3 –(b2D)(h1yⅡ)3 ]/3…...9—13代入數(shù)值計算IⅡ=[(548) +(248) ()3 –(5424)()3 ]/3 = 則WⅡ=IⅡ/yⅡ=MⅡ= FYT (L2 –Dp/π)/2=(2316/)/2=σW Ⅱ=MⅡ/WⅡ=≤80MPaⅢ—Ⅲ斷面的彎曲力應(yīng)力MPa σWⅢ=MⅢ/WⅢ≤[σW ] …...9—14式中MⅢ—Ⅲ—Ⅲ按下式計算：MⅢ=L3Fy T/2…...9—15L3為力臂，L3=L2DP/2=2316/2=15mmMⅢ= L3Fy T/2=15WⅢ—Ⅲ—Ⅲ斷面的斷面系數(shù)采取近似算法：WⅢ=b3 h32/6=45[4(2)1/2 ] /2 =240mm3σWⅢ=MⅢ/WⅢ=≤80 MPa經(jīng)過詳細(xì)計算材料結(jié)構(gòu)符合力學(xué)使用要求。σL =FYt /6AL …...9—16式中AL —單個螺栓的橫截面積mm2 ,由前面設(shè)計數(shù)據(jù)M4的面積= [σL]—螺栓材料的許用拉應(yīng)力MPa σL =FyT /6AL== ≤[σL ],根據(jù)《實用閥門設(shè)計手冊》第二版可查取HT200作為螺栓材料的許用拉應(yīng)力為30MPa…...9—17銷軸剪應(yīng)力MPa τ=FyT/πds2≤[τ] …...9—18式中ds—螺栓直徑4mm[τ]—材料的許用剪應(yīng)力MPa ,根據(jù)《實用閥門設(shè)計手冊》第二版表3—9，可查取[τ]=15MPaτ=FyT/πds2 =42 =＜15MPa閥門開啟和關(guān)閉時，填料與閥桿之間將產(chǎn)生摩擦力，其大小與填料的種類和材質(zhì)有關(guān)，在設(shè)計各類閥門時都要計算。橡膠O型圈的摩擦力NFT=πdbm1Zqmff…...9—19式中d—O型橡膠圈內(nèi)直徑，取4mmbm1 —O型橡膠圈與閥桿的接觸寬度mm,取O型圈斷面直徑的1/5，即4/5=，采用套用多個O型圈的方式。Z—為O型圈的個數(shù)，取Z=3個P—qmf—密封比壓MPa ,按下式計算：qmf =(+)/(bm1 /10)1/2 …...9—20 =(+)/()1/2 =f—橡膠O型圈與閥桿的摩擦系數(shù)，一般取f=。FT=πdbm1Zqmff=43 =—21節(jié)溫器閥門關(guān)閉時，承受軸向壓力，對于這類屬于細(xì)長桿的閥桿，除了滿足強(qiáng)度條件外，還應(yīng)校驗其直線形狀平衡的穩(wěn)定性。閥桿即推桿的細(xì)長比，即柔度計算：λ=4μ1LF/dF …...9—22式中dF—閥桿直徑4mm LF—推桿計算長度，對于升降桿是從上端閥桿螺母螺紋全高中點至閥桿下端面的距離，取13mm μ1—對于有中間支承的μ1按表8—16選取，約束形式一端鉸鏈支承，一端具有角約束和線約束的柱形鉸支L0/LF =8/13=，查《閥門設(shè)計。入門與精通》表8—16得推桿長度系數(shù)μ1=λ=4μ1LF/dF =413/4 = …...9—23結(jié)論：推桿柔度較小，一般不會產(chǎn)生變形過大導(dǎo)致使用出現(xiàn)問題情況。所以不用對其進(jìn)行穩(wěn)定性驗算。閥桿和閥桿螺母通常采用單頭標(biāo)準(zhǔn)梯形螺紋，工作時，閥桿螺母承受閥桿的軸向力，其強(qiáng)度計算：σZY =FFZ/nAy ≤[σZY ] …...9—24式中FFZ—常溫時推桿最大軸向力N由前面的設(shè)計數(shù)據(jù)知道FFZ=Ay —單牙螺紋受擠壓面積mm2 螺紋的大直徑D=10mm,小直徑d=4mmAY =π（D2d2）/4=(10242 )/4= …...9—25n —螺紋的計算圈數(shù)，設(shè)計取6[σZY ]—材料的許用擠壓應(yīng)力90MPa ,查《實用閥門設(shè)計手冊》表3—，而實際圈數(shù)的旋合長度不大于GB/T ~，見表8—20σZY =FFZ/nAy==≤90MPa …...9—26ι=FFZ /AJ≤[ι] …...9—27式中AJ — [ι]—材料許用剪切應(yīng)力MPa