【正文】 密封理論初步計算確保連接件的密封性，確定壓緊墊片所需的力。法蘭連接的壓緊力不能保持固定不變，由于墊片和螺栓上的應(yīng)力松弛，其拉力隨著時間在變化，不論在法蘭連接擰緊后不久的最初工作階段，就是在受熱后，墊片上的應(yīng)力都產(chǎn)生松弛。本次設(shè)計在乙二醇介質(zhì)工況下工作，工作溫度范圍130—135℃，小于300℃，故在計算中只按照常溫工況驗算。解C=。工作密封性（受介質(zhì)作用時），墊片的反作用力（N）按 Fn=Lbqp其中qp—工作條件下的密封比壓,qp=mp/(bδ/10)1/2,qp=m—密封系數(shù)，無石棉墊片m=,p—=MPa,δ—墊片的寬度初選為3mm,qp=（53/10）1/2=另外根據(jù)表8—5工作條件下墊片必須比壓，推薦qp值可求墊片材料：橡膠 P≤＋=+=+FO時，墊片反作用力減?。▊渥ⅲ簩ο鹉z墊片比壓下的力計算）（1η）（FCP+FO）；在工作條件下，為了保持Fn的必須值，要求壓緊力（N）等于Fp=Lbqp+（1η）（FCP+FO）式中Fp —待求L—中徑工作下的墊片周長19πmm,(*外徑24，內(nèi)徑14*)b—墊片寬度5mmqp—,η—法蘭剛度系數(shù)，橡膠η=，F(xiàn)CP—介質(zhì)壓力作用力，F(xiàn)CP=ACPP,其中 ACP是介質(zhì)壓力作用面積（mm2）,ACP=πD2/4，則ACP=142=, MPa,FCP=ACPP==由后面設(shè)計數(shù)據(jù)可知。Fp=Lbqp+（1η）（FCP+FO） =195﹢（）(﹢) =實際上，計算閥桿螺紋上的力FO遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于作用在閥桿上的力在法蘭封面為光滑式的墊片連接中，墊片在介質(zhì)壓力作用下可能被沖出，但墊片材料的強(qiáng)度和沿墊片兩面作用的法蘭與墊片之間的摩擦力能阻止這種沖出現(xiàn)象。在一般情況下，對于平墊片取比值δ/b=1/5—1/10范圍內(nèi)，能保證墊片正常工作而不被沖出，對于厚的橡膠墊片，極易發(fā)生沖出現(xiàn)象，因此一般規(guī)定若使用這種墊片，應(yīng)采用凹凸式或基槽式法蘭密封面，針對于此修改設(shè)計變量δ為1mm。σW1=μmz/λtm2DN…...6—1式中μ—應(yīng)力校正系數(shù)，根據(jù)hJ/DN查圖8—18，其中法蘭頸高度一般取hJ=5（tmtB）選取tm=3mm, tB=2mm,則hJ=5mmmz—作用在法蘭上的總彎矩mz=FNJL1+(FDJFNJ)L2+FDL3+FFZ1L4…..6—2式中 FNJ法蘭內(nèi)徑面積上的介質(zhì)靜壓力（N），按下式計算FNJ=πPDN2/4=1/4242 =…...6—3FDJ—墊片處的介質(zhì)靜壓力，由前設(shè)計計算 得FDJ=170NFD—墊片載荷，F(xiàn)D=FLZFG= =L1 ,L2， L3， L4力臂的按下式計算L1 =(D1DNtm)/2=(43243)/2=8mmL2= (2D1DNDDP)/4=(2432419)/4=0 mmL3=(D1DDP)/2=(4319)/2=12 mmL4= (D1B)/2=(4312)/2= mm尺寸B為密封橡膠環(huán)面兩側(cè)平行密封面的距離12 mm mz=FNJL1+(FNJFDJ)L2+FDL3+FFZ1L4=8+() 0+12+ = 應(yīng)力校正系數(shù)μ，根據(jù)《》，圖8—18橫坐標(biāo)tm/tB=3/2=, hJ/DN=5/(24(2)1/2)=據(jù)表查取μ=λ=(he+1)/T+h3/k…..6—2式中h—法蘭厚度，T—系數(shù)，根據(jù)法蘭外徑與內(nèi)徑比K1=D/DN=52/24=查表8—11，當(dāng)K1=，T=K—系數(shù)，K=UtB2(tBDN)1/2/(1000V) …..6—3其中U—系數(shù)，根據(jù)K值查表8—11， U=V—法蘭形狀系數(shù)，根據(jù)tm/tB和h/(tBDN)1/2查圖8—19查V=K=UtB2(tBDN)1/2/(1000V)=4（248）1/2/（1000）=按下式計算：e=ε/(tBDN)1/2,解e=ε為法蘭形狀系數(shù)，根據(jù)tm/tB和hJ/DN查圖8—19查取ε=λ=(he+1)/T+h3/k =（＋1）/﹢53 /=…..6—4σW1=μmz/λtm2DN=（424）= MPa…..6—5對于法蘭材料可以初選HT200，根據(jù)《實用閥門設(shè)計手冊》可以查得對于鑄造閥門管件用法蘭許用彎曲應(yīng)力是80 MPa所以校核可用。 σW2 ≤[σWP ]。σW11=(mZ1/mZ ) σW1…...6—10式中mZ1—初加溫時作用在法蘭上的總彎矩，按下式計算mz1=FNJ1L1+(FNJtFDJt)L2+FD1L3+FFZ1L4…...6—11 其中FNJ1工作溫度下法蘭內(nèi)徑面積上的介質(zhì)靜壓力（N），按下式計算FNJ1=FNJPt /P…...6—12其中Pt—工作溫度下介質(zhì)的最大允許工作壓力MPa，查《實用閥門設(shè)計手冊》第2版表4—22~表4—173FDJt —工作溫度下墊片處介質(zhì)靜壓力，按下式計算FDJt=FDJPt /P…...6—13其中FFZt —工作溫度下閥桿關(guān)閉時的總軸向力N按下式計算：FFZt = FFZ1 FD1 —工作溫度下墊片載荷N,按下式計算 FD1 = FLZ1FG1 FGt —工作溫度下螺栓的工作載荷N FGt =FFZt +FDJt 經(jīng)過初步計算，mz1= mz ，故比例系數(shù)為1，情況同前。 σW21 ≤[σWP1 ]。，σW111=(mZ11/mZ ) σW1…...6—17式中mZ11—高溫時作用在法蘭上的總彎矩，按下式計算：mz11=FNJtL1+(FNJtFDJt)L2+FD11L3+FFZtL4…...6—18其中FD11 = FLZ11FGt ，σW211=(mZ11/mZ ) σW2…...6—19，σW311=(mZ11/mZ ) σW3…...6—20以上三個彎曲應(yīng)力必須滿足：σW1 11 ≤[σWJ 11] 。 σW311≤[σWP11 ] …...6—21式中[σWJ11 ] —法蘭頸向許用彎曲應(yīng)力MPa ，取σRt11F / /，σRt11F 和σst11F 分別為法蘭材料在溫度tF11F 下的蠕變極限和屈服極限，查《實用閥門設(shè)計手冊》第2版表3—9，取30 MPa，30/= MPa，[σWP11 ] —法蘭盤的許用彎曲應(yīng)力MPa，取[σWJ11 ]/據(jù)表查取[σWJ11 ]=80 MPa，則[σWP11 ] =80/= MPa，經(jīng)過初步計算滿足條件。故在計算時只按常溫工況進(jìn)行計算。7閥蓋厚度的計算閥蓋厚度的計算方法與它的形狀有關(guān)。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 =。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。本次設(shè)計選擇螺紋的螺旋角α=5176。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。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。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。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。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。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。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=。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