【文章內(nèi)容簡介】 pa；許用合成應(yīng)力：=305Mpa； 材料屈服極限: = 640 Mpa；所選用的梯形螺紋： Tr326直徑? (推力軸承處)：Ф25mm （—5）直徑Ⅱ(螺紋退刀槽處): （—5）直徑Ш(填料函部位): Ф34mm閥座與閘板的摩擦系數(shù):=：閘閥閥桿總軸向力，在關(guān)閉的最終或開啟的最初時(shí)其值最大。對(duì)于不同類型的閘閥或不同的密封要求，閥桿相應(yīng)的總軸向力也不同。圖4—3表示暗桿不帶平衡桿平板閘閥在關(guān)閉時(shí)閥桿所受的總軸向力。閥桿總軸向力為：= ++式中：—出口端閥座與閘板之間的摩擦力；—閘板對(duì)出口端閥座的正壓力；= P—進(jìn)口端閥座與閘板之間的摩擦力；—進(jìn)口端閥座對(duì)閘板的正壓力。=圖(—4)表示暗桿不帶平衡桿平板閘閥在開啟時(shí)閥桿所受的總軸向力。閥桿總軸向力為:= +—從以上的分析我們可以看出，暗桿不帶平衡桿的最大總軸向力是發(fā)生在閘閥關(guān)閉時(shí)，并且，此時(shí)的手輪操作力矩也達(dá)到最大值。所以我們?cè)谝韵碌挠?jì)算中，把關(guān)閉時(shí)閥桿所受的總軸向力作為計(jì)算載荷。最大軸向力計(jì)算式為：= ++： =（ + ）閥座與閘板的摩擦系數(shù)：=介質(zhì)壓力： = ==波形彈簧彈性力： = 設(shè)計(jì)選定進(jìn)口端摩擦力： =（ + ） = (+) =19595N：= = [+] = [69/4+] =：=閥桿填料部位的直徑：=34mm==69=螺紋退刀槽處徑向介質(zhì)力：=螺紋退刀槽直徑：===69= 螺紋段處所受到總軸向力：=++ =19595++=94047 N：=++=19595++=最大摩擦力矩計(jì)算式見表4—91由于是暗桿閘閥，所以最大摩擦力矩計(jì)算式為： =+ +：=(+) Tr326螺紋摩擦半徑查表4—86可得：==(+) =(19595+)= N?mm：=閥桿與填料的摩擦系數(shù)：=閥桿填料部位的直徑：=34mm填料的寬度：=7 mm===mm：=軸承轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦系數(shù)：=軸承的平均直徑： = == =27178 Nmm最大摩擦力矩為： =+ + =27178++ =?mm 對(duì)閥桿安裝軸承支撐的部位進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)：開啟和關(guān)閉閥門的時(shí)候，軸向力一般都是向上的，即都是軸向壓力。而軸向力都是在軸承支撐與下軸肩處作用，卡軸承支撐的小直徑部位只是承受扭矩作用。所以，對(duì)小直徑部位進(jìn)行扭應(yīng)力分析，對(duì)下軸肩進(jìn)行壓應(yīng)力分析是必要的。 對(duì)閥桿梯形螺紋部分進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)：螺紋退刀槽部位截面積最小，受到的應(yīng)力狀況也最惡劣。所以，對(duì)此截面的應(yīng)力分析是必要的。 強(qiáng)度校核—13表示暗桿閘閥關(guān)閉時(shí)閥桿的受載情況。 —2區(qū)段扭矩為最大，故應(yīng)校驗(yàn)其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力處的扭應(yīng)力：=== = Mpa []=190 Mpa 軸肩處的局部壓應(yīng)力：== = Mpa = 640 Mpa 斷面4—5區(qū)段處的軸向壓應(yīng)力：=== Mpa [] = 315Mpa 斷面4—5區(qū)段的扭應(yīng)力：= = = Mpa [] =190 Mpa 斷面4—5區(qū)段的合成應(yīng)力:=== Mpa [] = 305 MPa結(jié)論，以上結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)合理，強(qiáng)度校核的各項(xiàng)均為合格。工作壓力隨工作溫度而改變的比值，比相應(yīng)溫度下材料的許用應(yīng)力的比值大，故不進(jìn)行高溫核算。 閥桿穩(wěn)定性驗(yàn)算（1）閥桿的細(xì)長比 閥門關(guān)閉時(shí)，承受軸向壓力，對(duì)于這類細(xì)長閥桿，除應(yīng)滿足強(qiáng)度條件之外，還應(yīng)校驗(yàn)其直線形狀平衡的穩(wěn)定性。閥桿的細(xì)長比(即柔度)按下式計(jì)算:= 式中：—閥桿計(jì)算長度(mm)。對(duì)于升降桿是從上端閥桿螺母螺紋全高中點(diǎn)至閥桿下端面的距離；對(duì)于旋轉(zhuǎn)桿(非升降桿)則取從閥桿凸肩至下端閥桿螺母螺紋全高中點(diǎn)的距離。—5所示。由于是暗桿即非升降桿，閥桿計(jì)算長度為從閥桿凸肩至下端閥桿螺母螺紋全高中點(diǎn)的距離?！L度系數(shù)，與支承形式有關(guān)。對(duì)于無中間支承的閥桿，若兩端支承為球形鉸支，取1；若一端為球形鉸支，一端具有角約束或線約束，—1。(2)穩(wěn)定性驗(yàn)算閥桿穩(wěn)定性通常只按常溫工況進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)時(shí)：為常溫時(shí)中細(xì)長比的下界，—2選取。對(duì)于這類低細(xì)長比(即小柔度)壓桿，不進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。 允許細(xì)長比 ：=30 閥桿的實(shí)際細(xì)長比 ：= 其中：暗桿式閥桿長度系數(shù)： = 閥桿直徑 ：= 閥桿計(jì)算長度：=+ 閥桿凸肩高度: =8mm閥桿螺母計(jì)算高度: =40mm 閥座密封面內(nèi)徑: =79mm 閥座密封面寬度: = 閥桿軸向余量: =4mm因此：=+ =8+= === =30結(jié)論：實(shí)際細(xì)長比，所以不需要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。 閥桿螺母的設(shè)計(jì)與計(jì)算閥桿螺母材料選取為HT25—47，閥桿螺母規(guī)格:Tr326，—4可得：許用擠壓應(yīng)力: [] = 55 MPa 許用剪應(yīng)力: [] = 41 MPa 許用彎曲應(yīng)力: [] = 82 MPa由于閥桿螺母通常采用單頭標(biāo)準(zhǔn)梯形螺紋，所以其導(dǎo)程S即為螺距t，螺母的工作圈數(shù): n=式中:H—閥桿螺母的工作高度； t—螺距。由于閥桿螺母與閥桿的螺紋牙的變形不同，又由于存在著制造誤差，因而載荷并不是平均地分布在螺紋的各個(gè)工作圈上。因此，通常取螺紋的工作圈數(shù)?！?，螺距t=6 mm。閥桿螺母的工作高度: H=40 mm 螺紋的螺距: t=6 mm因此: n=== 單牙螺紋受擠壓面積: = （—3）螺母中單螺紋受剪面積: = 424 （—3） 螺紋彎曲力臂:=2 mm （—3）螺母中單牙螺紋斷面系數(shù): =290 剪應(yīng)力: = ==22MPa [] = 41 MPa彎曲應(yīng)力：=== MPa[]=82 MPa擠壓應(yīng)力: === MPa [] = 55 MPa以上計(jì)算應(yīng)力均小于許用應(yīng)力，故選用材料及螺紋合格.閘板的結(jié)構(gòu)型式：選用平行式單閘板閥，其特點(diǎn)為：閥座密封采用固定或浮動(dòng)的軟密封，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，磨損較小，密封性好，但體形高，不能弧制密封。適用于中低壓，大中口徑閘閥，油類和天然氣等介質(zhì)。閘板密封面寬度和內(nèi)徑的選取：閘板密封面寬度應(yīng)取得較閥座密封面寬度為大，這是基于以下幾方面的考慮:1．閥門在經(jīng)過一段時(shí)間的使用之后，閘板與閥座密封面之間有磨損。2．關(guān)閉閥門時(shí)，往往容易過于用力。這兩點(diǎn)必然導(dǎo)致閘板的下竄。考慮到以上三點(diǎn)，為了保證閘板密封面能與整個(gè)閥座密封面接觸，就必須取較為大。，密封面寬度越大就越難達(dá)到精度要求，但就加工和裝配來說，閘板密封面寬度適當(dāng)?shù)厝〉么笮容^有利。 一般地，取 == 4．單閘板閘板厚度的計(jì)算公式: =其中: —閘板厚度；mm —材料泊松比；= —閘板密封面平均直徑；mm []—閘板材料的許用彎曲應(yīng)力； =+= 79+= []=210 Mpa 故閘板厚度：= == mm 此計(jì)算結(jié)果是只考慮強(qiáng)度問題得到的，根據(jù)本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，閥桿的梯形螺紋是需要有一部分伸入到閘板中的，這就要導(dǎo)致閘板厚度加寬。同時(shí)又需要考慮帶孔平行閘板受壓時(shí)的強(qiáng)度問題。綜合上述因素，做出了如下設(shè)計(jì)：閘板實(shí)際厚度=50 mm = mm，十分安全。中腔是安裝閥座、閘板的唯一通道，也是閘板工作時(shí)做上下運(yùn)動(dòng)的區(qū)域。其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)首先要保證閥座和閘板能方便安裝并留有適量的運(yùn)動(dòng)間隙，其次還要盡量的使中腔直徑較小。因?yàn)橹星恢睆绞怯绊懼蟹ㄌm螺栓選用最重要因素，同時(shí)也是影響閘閥總重量的主要因素。中腔設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮和注意的因素有:(1)由于公差配合和制造精度的影響，閥座與閘板的密封面配合總會(huì)有一定的誤差，所以，預(yù)留在閘板上的密封區(qū)域要適當(dāng)?shù)膶?—2 mm.(2)閥體為鍛造件，并且體積比較大，其內(nèi)腔主要是鍛造出來的。因此尺寸精度也不高。所以，中腔直徑要比閘板的對(duì)角線大，至少要使中單邊留有3 mm以上名義間隙。(3)閥座的安裝孔深度應(yīng)適當(dāng)。閥座的安裝孔是后來切削加工出來的，如果切入太深，會(huì)破壞閥體上更多的金屬纖維。綜合強(qiáng)度和密封性考慮，該類型的閥座安裝孔深度以30—40mm為宜(其他結(jié)構(gòu)的閥座除外)。(4)在中腔設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)考慮閥座與閘板的安裝方法和安裝順序問題。一般都是先依次安裝好左、右閥座，最后安裝閘板。所以閥座的長度通常不大于閘板的厚度。綜合上述因素并借鑒同類閘閥的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的中腔結(jié)構(gòu)如下: 中腔直徑: = 140 mm 閥體壁厚、中法蘭螺栓的設(shè)計(jì)與計(jì)算 閥體是閥門中最重要的零件之一，閥體的重量通常占整個(gè)閥門總重量的70%左右。閥體的主要功能有： （1）作為工作介質(zhì)的流動(dòng)通道。 （2）承受工作介質(zhì)壓力、溫度、沖蝕和腐蝕。 （3）在閥體內(nèi)部構(gòu)成一個(gè)空間，設(shè)置閥座，以容納啟閉件，閥桿等零件。 （4）在閥體端部設(shè)置連接結(jié)構(gòu)，滿足閥門與管道系統(tǒng)安裝使用要求； （5）承受閥門啟閉載荷和在安裝使用過程中因溫度變化，振動(dòng)。水擊等影響所產(chǎn)生的附加載荷。（6）作為閥門總裝配的“基礎(chǔ)”。 閘閥閥體的流道可分為通孔式和縮孔式兩種，流道孔徑與閥門公稱通徑基本相同的為通孔式；流通孔徑比閥門公稱通徑小的稱為縮孔式。縮孔形式有均勻縮孔和非均勻縮孔兩種。流道呈錐管形的即是一種非均勻縮孔，這類閥門入口端的孔徑基本上與公稱通徑相同，然后逐漸縮小，至閥座處縮至最小。采用縮孔式流道(無論是錐管形非均勻縮孔或均勻縮孔)，其優(yōu)點(diǎn)是同一規(guī)格的閥門，可減小閘板的尺寸、啟閉力與力矩；其缺點(diǎn)是流阻增加，壓降和能耗增大，所以縮孔不宜太大。因此，選用通孔式，而且通孔式制造加工方便。這種結(jié)構(gòu)大大提高了閘門的壽命,在它的內(nèi)部,水力損失急劇減小。閘板呈平面形狀, 制造和維修都很簡單。2．閥體的結(jié)構(gòu)閘閥閥體的結(jié)構(gòu)決定于閥體與管道、閥體與閥蓋的連接，就制造方法而言，有鑄造、鍛造、鉛焊。通常從經(jīng)濟(jì)性考慮，