【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 容易受到磨損，密封性隨著使用次數(shù)增加而減低。在使用過(guò)程中，因?yàn)榻饘倜芊饷嬉约伴y門受介質(zhì)腐蝕和沖刷的影響容易損壞。所以閥門密封件的材料必須能夠耐腐蝕、抗沖刷。如果其中的任何一個(gè)要求都不能滿足，密 封面就不能用這種材料制作。介質(zhì)的沖蝕會(huì)被腐蝕大大加速。同樣，盡管這種材料具有較大的抗腐蝕性和抗沖刷性，但由于抗擦傷性能較差，該材料同樣不適用。如果在普通閥門上應(yīng)用性能較好的材料，制造成本價(jià)格太高 ，也不適用。 閘閥的密封副設(shè)計(jì)是對(duì)稱的，由于閥桿的作用力，在進(jìn)口和出口上形成相同的密封。所以，對(duì)于一般工業(yè)要求，單面強(qiáng)制密封足夠滿足，但高壓系統(tǒng)則難以滿足。 密封面材料除了需要滿足一般強(qiáng)度外，還需滿足對(duì)介質(zhì)的奶腐蝕性，所以材料的選擇也是十分重要的。 密封副材料 密封副是閥門的重要部件，密封副的密封性能是閥 門是否能夠正常工作的重要標(biāo)準(zhǔn)。由于密封副的閥體一樣，在閘閥工作的時(shí)候直接與介質(zhì)流體接觸，在介質(zhì)流體的腐蝕與沖刷下，為了能夠使密封性能提高，閘閥使用時(shí)間久，密封副的材料一定要具有耐磨、抗壓、耐腐蝕的物化性能。 已知：公稱壓力，溫度，介質(zhì)流體為水，油等 介質(zhì)公稱壓力： 4PN Mpa? 、 公稱通徑 80DN mm? 密封面寬度： mm? 、 密封面內(nèi)徑： 80d mm? 密封面材料：黃銅（ 80 3Hsi ? ），材料硬度 95 110HB ? ，密封面間無(wú)滑動(dòng) 密封副 的總作用力和比壓的計(jì)算 明桿楔式單閘板閘閥設(shè)計(jì) 10 密封面比壓的滿足條件：資料 [3]、資料 [4]第 425 頁(yè) []MFq q q?? 式中： MFq ：密封面上的必須比壓 查資料 [3]表 313 ? []q ：密封面的許用比壓 查資料 [3]表 314 [ ] 100q ? q ：實(shí)際比壓（ MPa） ? ?MZmmQq d b b?? ? （ 321） 式中： q ：實(shí)際密封面比壓 （ MPa） d ：閥座密封面內(nèi)徑 ， 設(shè)計(jì)給定 ， 80d mm? （ mm） mb ：密封面寬度 ， 設(shè)計(jì)給定 ， mm? （ mm） MZQ ：出口端閥座密封面上的總作用力（ N），表 467[3]計(jì)算： 單面強(qiáng)制密封： MZ MF MJQ Q Q?? （ 322） 作用在出口密封面上的介質(zhì)靜壓力（ N）： ? ? 9 0 7 1 . 3M F m m M FQ d b b q N?? ? ? （ 324） 密封面上達(dá)到必需比壓時(shí)的作用力（ N）： ? ? 20 .7 8 5 2 1 3 7 1 .6M J mQ d b p N? ? ? （ 325） 所以： ? 明桿楔式單閘板閘閥設(shè)計(jì) 11 實(shí)際比壓： ? 所以： []MFq q q?? 設(shè)計(jì)合格 1. 楔半角 5o 2. 法蘭和對(duì)焊連結(jié)鋼制閘閥的殼體最小壁厚（ 12234GB ）：表6226[3] mm? 3. 鋼制閥門閥體頸部的最小壁厚（ 12234GB ）：表 6239[3] mm? 4. 推薦的加工余量值： 表 42， 8C mm? 閥體與閥蓋連接型式和密封面結(jié)構(gòu)的確定 閥蓋主要是為閥體提供一個(gè)罩子，用于連接閥體，保護(hù)閥桿密封副，所以閥蓋和閥體可以是一 個(gè)整體，也可以分離。它必須經(jīng)受住工作介質(zhì)的壓力和溫度。 法蘭是用于管道間相互連接的零件，也叫突緣或法蘭凸緣盤 。 也有用在設(shè)備進(jìn)出口上的法蘭，用于兩個(gè)設(shè)備之間的連接，如減速機(jī)法蘭。法蘭、墊片以及螺栓三者相互連接而成的一組組合密封結(jié)構(gòu)叫做法蘭連接，法蘭連接可以通過(guò)相應(yīng)的機(jī)械工具進(jìn)行拆卸。在管道裝置中管與管相連接用的法蘭叫管道法蘭，用在設(shè)備上是設(shè)備的進(jìn)出口法蘭。法蘭上有螺栓孔，螺栓使兩個(gè)法蘭相互緊密連接。兩個(gè)法蘭中間的密封需要使用密封墊。法蘭的連接方式有許多種，如：螺紋連接、絲扣連接、焊接以及卡夾。通常法蘭的使用是 成對(duì)的，絲接法蘭可以在低壓管道上使用，焊接法蘭則在壓力為四公斤以上的機(jī)構(gòu)中使用。兩片法蘭盤用螺栓緊固時(shí)，兩者之間需要加上密封墊。法蘭厚度和螺栓的使用因壓力的不同而不同。水泵和閥門在和管道連接的地方也制成相對(duì)應(yīng)的法蘭形狀，這種管與管道間、管與設(shè)備間、設(shè)備與設(shè)備間通過(guò)法蘭進(jìn)行連接的連接方式也稱為法蘭連接 [7]。 明桿楔式單閘板閘閥設(shè)計(jì) 12 不同的法蘭連接有不同的連接型式，當(dāng)它用在閥門中的時(shí)候，其密封面結(jié)構(gòu)型式有許多種，其中光滑式、徑向自緊在一般閥門中比較常見(jiàn)等。 此次設(shè)計(jì)中閥體與閥蓋連接型式為法蘭連接，法蘭密封面結(jié)構(gòu)為光滑式結(jié)構(gòu)。 閥桿 設(shè)計(jì) 明桿閘閥閥桿是一根長(zhǎng)形圓柱機(jī)械零件，作用是將手輪的旋轉(zhuǎn)扭力轉(zhuǎn)化為上下推力。閥桿端頭與閘板連接形成密封副，閥桿上部有傳動(dòng)螺紋，一般采用梯形螺紋或方形螺紋。明桿閘閥閥桿非螺紋部分因與填料摩擦，需要進(jìn)行表面處理，提高耐磨性和抗腐蝕能力。閘閥閥桿上的傳動(dòng)螺紋一般為左旋螺紋，手輪右向旋轉(zhuǎn)可以將閥桿旋下，密封副密封，介質(zhì)運(yùn)動(dòng)截止。 明桿閘閥的閥桿螺母裝在支架上，手輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，螺母有軸向限位。閥桿材料多為 2Cr13。 圖 閥桿穩(wěn)定性示意圖 明桿楔式單閘板閘閥設(shè)計(jì) 13 圖 閥桿頭部 閥桿材料 閥桿與閘相連 接，手輪同構(gòu)閥桿將力矩傳送給閘板，閘板與閥座開(kāi)口閉合，形成密封。所以閥桿材料須具有一定的抗壓力、扭應(yīng)力。 因?yàn)椋航橘|(zhì)公稱壓力： 4PN Mpa? 公稱通徑 80DN mm? 所以材料 :2Cr13 閥桿總軸向力計(jì)算 設(shè)計(jì)給定：閥桿直徑 22fd mm? 填料層總高度 3th mm? 明桿楔式單閘板閘閥設(shè)計(jì) 14 介質(zhì)作用于閥桿上的軸向力： 24PfQ d P?? （ 341） P :介質(zhì)的工作壓力 4PN Mpa 所以： = 填料層的寬度 : ? ?1 .0 1 .6 4 .6 9 7 .5 0tfbd?? （ 342） 取 =6tb mm 填料函內(nèi)徑： 2 2 2 1 2 3 4ftD d b m m? ? ? ? ? （ 343） 當(dāng) 4 1 6P N M p a M p a??，填料圈數(shù) 49Z? ，取 5Z? 填料函深度： 30tH Zb mm?? （ 344） 填料層總高度（設(shè)計(jì)給定） 3th mm? 閥桿與填料間摩擦系數(shù) ?? 閥桿與填料間摩擦力： f t tQ d h P N???? （ 345） 資料 [1]第 60 頁(yè)： 關(guān)閉時(shí)閥桿總軸向力 : 12F Z M J M F P TF K F K F F F? ? ? ? ? （ 346） 開(kāi)啟時(shí)閥桿總軸向力： 34F Z M J M F P TF K F K F F F?? ? ? ? ? （ 347） 閥桿最大軸向力 FZF ，取 FZF? 、 FZF?? 中的最大值。 查閱資料： 1= 、 2 ? 、 3 ? 、 4 ? 密封面處介質(zhì)作用力： ? ?24M J M N mF D b P??? （ 349） 密封面內(nèi)徑 MND ? 80d mm? 明桿楔式單閘板閘閥設(shè)計(jì) 15 密封面寬度 = mm 公稱壓 力 4P PN Mpa?? 所以： ? 密封面上密封力： ? ?M F M N m m M FF D b b q??? （ 3410） 密封面必須比壓 ? 所以： ? 閥桿徑向截面上 介質(zhì)作用力： 24PfF d P?? （ 3411） 閥桿直徑 22fd mm? 所以： ? 閥桿與填料摩力： T f tF d bP?? （ 3412） 無(wú)石棉填料系數(shù) ?，按填料深度和填料寬度查表可得 ?? 所以： ? 已知： 1= 、 2 ? 、 3 ? 、 4 ? 所以：關(guān)閉時(shí)閥桿總軸向力： 12 1 5 9 2 6 . 0 6F Z M J M F P TF K F K F F F N? ? ? ? ? ? 開(kāi)啟時(shí)閥桿總軸向力： 34 1 1 6 5 0 . 8 4F Z M J M F P TF K F K F F F N?? ? ? ? ? ? 明桿楔式單閘板閘閥設(shè)計(jì) 16 軸向應(yīng)力： FZL SFA? ??? 、 FZY SFA? ?? （ 3413） 閥門最小截面面積 螺紋公稱直徑和螺距 22 5? ，查表 [4]可知： 2186SA mm? 所以：軸向應(yīng)力 N? ? 、 N? ? 查表得：許用拉應(yīng)力 ? ? 220L N? ? 、許用壓應(yīng)力 ? ? 245Y N? ? ? ?LL??? 、 ? ?YY??? 設(shè)計(jì)合格。 閥桿扭應(yīng)力計(jì)算 扭應(yīng)力： FLN SMW? ?? （ 3414） 關(guān)閉時(shí)閥桿螺紋摩 擦力矩： FL FZ FMM F R??? （ 3415） 閥桿最小斷面系數(shù)： 3730SW mm? 螺紋摩擦半徑 FMR ，表 419[3]： ? 、 mm? 所以：關(guān)閉時(shí)閥桿螺紋摩擦力矩 8FLMN? ? 扭應(yīng)力 4 9 .9 6FLN SM NW? ??? （ 3416） ? ? 145N N? ? 因?yàn)椋?? ?NN??? 明桿楔式單閘板閘閥設(shè)計(jì) 17 所以：合格 合應(yīng)力： ? ?2 2 2+4 1 3 1 .5 9Y L N N? ? ? ?? ??或 （ 3417） =230N?????? 因?yàn)椋?????????? 所以：合格 閥桿端部的強(qiáng)度計(jì)算 [3] 剪應(yīng)力： = 2FZ TFFbh? ?? （ 3418） 已知：開(kāi)啟時(shí)閥桿總軸向力： =?? 閥桿與填料摩擦力： 1 2 1 9 .6 8T F TF d b P N??? （ 3419） 閥桿銑扁后截面寬度： 14b mm? （設(shè)計(jì)給定） 閥桿銑扁處到底面高度： 12h mm? （設(shè)計(jì)給定） 所以： ?? ? ? 132N? ? ????? ，設(shè)計(jì)合格。 閥桿彎曲應(yīng)力的校核 彎曲應(yīng)力的校核： 彎曲應(yīng)力： ? ?? ?2 234 F Z TW F F D A abh? ?? ? ? ?? （ 3420） 已知： 1165 ?? ? 、 ? 、 27D mm? 、 22A mm? 、 18a mm? 所以： N? ? 明桿楔式單閘板閘閥設(shè)計(jì) 18 ? ?WW??? ，設(shè)計(jì)合格。 閥桿的穩(wěn)定性計(jì)算 [3]： 閥桿計(jì)算長(zhǎng)度： ? ?2 .2 2 .5 3 0 0F M NLD?? （ 3421） 密封面內(nèi)徑： 80MND mm? 所以： ? ?2 . 2 2 . 5 3 0 0 3 7 6 4 0 0F M NL D m m? ? ?，取 380FL mm? 閥桿的柔度確認(rèn)： FLi??? （ 3422） 閥桿的慣性半徑（ mm）： 4 Fdi ? （ 3423） 22Fd mm? ，所以： 6i mm? 無(wú)中間支承閥桿， 1?? 所以： ?? 1230, 78 .2???? 所以： 12? ? ??? 此時(shí)狀態(tài)為中細(xì)長(zhǎng)小柔度壓桿，需滿足： ? ? 1YYW??? Y? 為閥桿的壓應(yīng)力（ Mpa）： SF M p aA? ??? （ 3424） 中細(xì)長(zhǎng)比壓桿的穩(wěn)定許用應(yīng)力 (Mpa)： ? ? 1Y W abn ?? ?? （ 3425） 明桿楔式單閘板閘閥設(shè)計(jì) 19 ,ab：依賴于材料性質(zhì)的系數(shù)（ Mpa），資料《閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)》第456 頁(yè) 5 4 4 .2 , 2