【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 xx ??（ N*mm） 閥體設(shè)計(jì) 閥體結(jié)構(gòu)形式、連接形式、結(jié)構(gòu) 長(zhǎng)度和材料的確定 、連接形式和結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，根據(jù)適用場(chǎng)合不同和通徑大小，常見(jiàn)閥體結(jié)構(gòu)有以下幾種： （ 1）整體式閥體： DN50mm （ 2）二分體式：閥體有左右兩部分組成，通過(guò)螺栓將這兩部分連接成一體。 （ 3）三分體式：閥體有三部分組成，這三部分是在閥座處沿著與通道向垂直的界面而分隔開(kāi)的，螺栓將這三部分連接成一體。 通過(guò)老師給的設(shè)計(jì)條件，閥體的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)當(dāng)選二分體式。 ；法蘭連接；焊接連接等三種。 由結(jié)構(gòu)形式的確定中可知，閥體連接選擇法蘭連接。 。結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度是指閥體通道武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 終端垂直于閥門(mén)軸線的兩個(gè)平行平面之間的距離。由此根據(jù)已給條件可知結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為 730mm，公差為177。 2mm。 根據(jù)球閥的常用工況和材料成本總和考慮選用 HT200 作為閥體材料。 閥體壁厚的確定 球閥閥體常用整體鑄、鍛或者棒材加工而成。由于所給條件的工作壓力屬于中低壓，所以采用薄壁計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算公式如下： CbSSb ?? 39。 （ mm） (214) ? ? PL pcbS 39。 ?? ? (mm) (215)式中 D— 球閥內(nèi)墻的最大直徑（ mm） Sb— 考慮附加余量的壁厚（ mm） bS39。 — 按強(qiáng)度計(jì)算的壁厚（ mm） P— 設(shè)計(jì)壓力（ Mpa） ? ?L? — 材料許用拉應(yīng)力（ Mpa） C— 附加余量（ mm） 將 D=430mm， P=2Mpa， ? ?L? =28Mpa故 可得 bS39。 =21mm，由 bS 39。 =21mm，可知 C=1mm。故閥體壁厚為 22mm。 閥體法蘭設(shè)計(jì) 按以下兩種情況進(jìn)行： （ 1）操作情況 由于流體靜壓力所產(chǎn)生的軸向力促使法蘭分開(kāi)，而法蘭螺栓必須克服此種端面載荷，并且在墊片或接觸面上必須維持足夠的密緊力，以保證密封。此外，螺栓還承受球體與閥座密封圈之間的密封力作同。在操作情況下，螺栓承受的載荷為 pW ： QFFW pp ??? （ 216） QmPbDD Gg ??? π27 8 2 式中 PW — 在操作情況下所需的最小螺栓轉(zhuǎn)矩（ N）； F— 總的流體靜壓力（ N） , PDF G ? ； 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 PF — 連接接觸面上總的壓緊載荷（ N）， MPbGF GP π2? 。 GD — 載荷作用位置出墊片的直徑（ mm）；由閥體內(nèi)部尺寸可知?GD 450mm； m— 墊片有效密封寬度，差表可知 m=0.； P— 設(shè)計(jì)壓力（ Mpa）； Q— 球體與閥座密封圈之間的密封力（ N），見(jiàn) ， KNQ ? 。 則將各項(xiàng)數(shù)據(jù)代入可得 2 ???? XXW P KN. (2)預(yù)緊螺栓情況 在安裝是須將螺栓擰緊而產(chǎn)生初始載荷，使法蘭面壓緊墊片，此外，螺栓還承受球體與密 封圈之間的預(yù)緊力。在預(yù)緊螺栓時(shí)螺栓承受的載荷為aW ： 1G QYbD ??πaW （ 217） 式中 aW — 在預(yù)緊螺栓時(shí)所需的最小螺栓轉(zhuǎn)矩（ N）； Y— 墊片或法蘭接觸面上的單位壓緊載荷（ Mpa），查表得 Y = 0； 1Q — 球體與密封圈之間的預(yù)緊力；由 ?1Q 。 則 ?aW 。 ? ?LL AW ?? ?? （ 218） 式中 L? — 法蘭螺栓拉應(yīng)力（ Mpa）； W— pW 和 AW 兩者中的大者（ N）； A— 螺栓承受應(yīng)力下實(shí)際最小總截面積； ? ?L? — 螺栓 材料在常溫下的許用拉應(yīng)力（ Mpa）；查表得 ? ?L? =108Mpa。 則 A= 212 = 2mm ?L? =＜ ? ?L? =108Mpa。 閥體法蘭 校核 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 在計(jì)算法蘭應(yīng)力時(shí)，作用在法蘭上的力矩是載荷和他力臂的乘積，力臂 決定與螺栓孔中心圓和產(chǎn)生力矩的載荷的相對(duì)位置。見(jiàn)下圖所示： 圖 24 整體法蘭 作用于法蘭的總力矩 0M 為： GGTTDD SFSFSFM ???0 （ 219） 式中 DF — 作用在法蘭內(nèi)直徑面積上的流體靜壓軸向力（ N）， PDF iD ? 。 TF — 總的流體靜壓軸向力與作用在法蘭內(nèi)直徑 面積上的流體靜壓軸向力之差（ N）， )(7 8 22 iGDT DDPFFF ???? ； GF — 用于窄面法蘭的墊片載荷： FWFG ?? 。 DS — 從螺栓孔中心圓至力 DF 作用位置處的徑向距離（ mm）， ??? SSD 。 S— 從螺栓孔中心圓至法蘭頸部與法蘭背面交點(diǎn)的徑向距離，12 ???? ib DDS。 （ 220） 1? — 法蘭頸部大端有效厚度（ mm）； TS — 從螺栓孔中心至力 TF 作用位置處的徑向距離（ mm） , 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 21 GT SSS ??? ?。 GS — 從螺栓孔中心至力 GF 作用位置處的徑向距離（ mm）， 2 GbG DDS ??。 iD — 法蘭的內(nèi)直徑（ mm）。 由所設(shè)計(jì)的球閥閥體可知， iD =430mm， mmDG 450? ， mmDb 520? ， mm201 ?? ， mmf 36?? ， mmSG 35? ， mmST 40? ， NxxF D 2 9 0 3 0 2 ?? , NxF T 2 6 7 0 0)430450( 22 ??? , NFFF DT 317900??? ， NFG 113700? 。 則法蘭的總力矩 0M 為： 50 105 2 4 5 2 4 4 0 0 0351 1 3 7 0 0402 7 6 0 0352 9 0 3 0 0 xxxxM ????? （ N*mm）。 （ 1）法蘭的軸向應(yīng)力 M? （ Mpa） iM DfM210??? ? （ 221） 式中 0M — 作用于法蘭的總力矩（ N*mm）； f— 整體式法蘭頸部校正系數(shù)， f=1； ? — 系數(shù)，查表得 ? =。 則 21 0 ?? iM DfM??? )(Mpa （ 2）法蘭盤(pán)的徑向應(yīng)力 R? (Mpa) iffR D Me2 0)( ???? ?? （ e=） (222) 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 = )( 2 5xx xxxx ? = （ Mpa） （ 3）法蘭盤(pán)切向應(yīng)力 T? (Mpa) RifT ZDYM ??? ?? 2 0 (223) 式中 Y、 Z系數(shù)查表可知 Y=， Z= 則 43036 2 5 ??? xx xxT?（ Mpa） 上述三個(gè)應(yīng)力應(yīng)滿足： ? ?M?? ?M (224) ? ?RR ?? ? (225) ? ?TT ?? ? (226) 由閥體法蘭材料為 HT200，可查得 ? ? 28L ?? （ Mpa） , ? ? M P a421 .5 x 2 83 5 . 4 5 M P a MM ??? ?? ＜ ? ? M P a351 . 2 5 x 2 81 7 . 4 9 M P a RR ??? ?? ＜ ? ? M P a351 . 2 5 x 2 82 1 . 4 6 M P a TT ??? ?? ＜ 經(jīng)校核說(shuō)明應(yīng)力方面符合要求。 閥桿的設(shè)計(jì)和校核 閥桿是球閥的主要受力零件之一，按照我國(guó)球閥標(biāo)準(zhǔn)，閥桿應(yīng)設(shè)計(jì)成： 在流體壓力的作用下拆開(kāi)閥桿密封擋圈時(shí)，閥桿不致于脫出。 閥桿材料選擇 閥桿作為球閥的重要受 力零件，其材料必須具有足夠的強(qiáng)度和韌性，能耐介質(zhì)、大氣及填料的腐蝕，耐擦傷，工藝性好。材料選用主要通過(guò)工況和設(shè)計(jì)壓力來(lái)選擇，由表 22 可選擇 A5 作為閥桿材料。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 表 22 材料 工作壓力（ MPa ） T（℃ ） 適用閥類 CuAL9Mn2 ≤ ≤ 200 低壓閥 A5 ≤ ≤ 350 中低壓閥 40Cr ≤ ≤ 450 高中壓閥 38CrMoALA 54P 540 電站用閥 20Cr1Mo1VIA 57P 570 電站用閥 2Cr13 ≤ ≤ 450 高中壓閥 1Cr18Ni2 ≤ 100 200~ 不銹鋼閥、低溫閥 1Cr18Ni9Ti ≤ ≤ 600 高溫閥 閥桿填料的選擇、填料摩擦力及摩擦轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 閥桿常用填料主要有 V 型填料、圓形片狀填料及 O 型密封圈等三種。 由于圓形片狀填料往往容易發(fā)生松弛而使密封比壓減 小，以致密封遭到破壞，同時(shí) V 型填料具有密封性能好、摩擦系數(shù)低且具有自封性能，因此我選用 V型填料。 填料與閥桿之間的摩擦力 tF 可按下式計(jì)算 ZHPdF TTt ?? (N) （ 227） 式中 T? — 填料與閥桿之間的摩擦系數(shù)， T? =； Z— 填料圈數(shù)， Z=3； h— 單圈填料高度， h=。 取 mmdT 60? 則 NxxxxxxF t ?? π 摩擦力 uF 計(jì)算公式如下： PdDF TTTu ?2)(16 ?? π (N) （ 228） 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 式中 TD — 臺(tái)肩外徑或止推外徑（ mm）； Td — 閥桿直徑（ mm）， T d =60mm； t? — 摩擦系數(shù)， t? =。 則 NxxFu )6086(16 2 ??? π 4填料及止推墊的摩擦轉(zhuǎn)矩計(jì)算 填料轉(zhuǎn)矩 tM 計(jì)算公式如下 Ttt xdxFM ? （ N? mm) (229） 則 xMt ? x60=3030N? mm 止推墊片的摩擦轉(zhuǎn)矩 uM 計(jì)算公式如下 )2( TTuu dDxFM ?? (N? mm) (230) 則 mmNxxxM u ??? 1 5 2 5 4 64 1 由此可知球閥的轉(zhuǎn)矩 M tum MMMM ??? =3030+15257+1290000= x N? mm 閥桿強(qiáng)度的計(jì)算