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球阀设计计算书2″~8″Q41F-150Lb编制:审核:二○○三年五月二十三日浙江阀门制造有限公司目录1.阀体壁厚计算————————————————————12.中法兰强度计算———————————————————23.法兰螺栓拉应力验算—————————————————74.力矩计算——————————————————————85.阀杆强度校算————————————————————116.密封比压计算————————————————————137.作用在手柄上的启闭所需力——————————————15一、 阀体壁厚计算：计算公式： C P S dP t cc +-=)2.12.(5.1式中：t －阀体计算壁厚（英寸）； Pc －额定压力等级（磅）；Pc=150 d －公称通径（英寸）；S －材料需要用的应力（磅/平方英寸）S=7000 C －附加余量（英寸）按ANSI B16.34 C=0.1英寸英寸(毫米)实际确定壁厚≥计算壁厚为合格二.中法兰强度计算： 1.中法兰的轴向应力计算：[]5.13021=≤=H ioH D fM σλδσ 式中：σH －法兰颈的轴向应力（Mpa);Mo －作用平炉钢于法兰的总轴向力矩（N ·mm); f －整体法兰颈部应力校正系数（查表）； δ1－法兰颈部大端有效厚度（mm); D i －为阀体中腔内径（mm); λ－系数；［σH ］－法兰颈许用轴向应力（Mpa);M O =F D S D ＋F r S r ＋F G S G式中：F D －作用在法兰内径面积上的流体静压轴向力（N); S D －从螺栓孔中园致力FD 作用位置处的径向距离（mm);F r －总的流体静压轴向力与作用在法兰直径面积上的流体静压轴向 力之差（N);S r －从螺栓孔中心园致力于Fr 作用位置处的径向距离（mm); F G －用于窄面法兰垫片载荷（N);S G －从螺栓孔中心园致力FG 作用位置处的径向距离（mm);F D =0.785D i 2P S D =S ＋0.5δ112δ--=ib D D S )(785.022i G r D D P F -=21Gr S S S ++=δ 2Gb G D D S -=F G =W-F (W=Wp) Wp=F+Fp+Q F=0.785D G 2P Fp=2πbD G mPP D Q m 24π=ATe ff δδλ++=1ISi D F e δ1=IS i IS D VUA δδ2=式中：S －从螺栓孔中心园至法兰颈部与法兰背面交点的径向距离（mm); D b －法兰螺栓孔中心园直径（mm);D G －法兰垫片中径（mm ）;Wp －在操作情况下所需的最小螺栓负荷（N ）; F －总的流体静压轴向力（N);Fp－连接接确面上的压紧负荷（N）;Q－球体与阀座密封之间的密封力（N）; b－垫片有效密封宽度（mm）;m－垫片系数（查表）；m=1.25D m－为密封面中径（mm）;δf－法兰有效厚度（mm);e－系数；T－系数（查表）;A－系数；F1－整体法兰形状系数；F1=1δIS－法兰颈部小端有效厚度（mm);U－系数（查表）；V －整体法兰形状系数（查图）；σH ≤〔σH 〕=130.5合格2.中法兰的径向应力计算:[]Mpa D M e R if f R 108)133.1(2=≤+=σλδδσ式中：σR －法兰的径向应力（Mpa ）; ［σR ］－法兰许用的径向应力（Mpa ）; σR ≤〔σR 〕=108 合格3.中法兰的切向应力计算:[]Mpa Z D YM T R if T 1082=≤-=σσδσ式中：Y －系数（查表）；Z －系数（查表）；σT －法兰的切向应力（Mpa ）; ［σT ］－法兰材料的切向应力（Mpa ）;σT ≤〔σT 〕=108 合格三、.法兰螺栓拉应力验算：[]Mpa nd W L m P L 144=≤=σσ式中：σL －法兰螺栓断面积所承受的拉应力（Mpa ）; d m －螺栓断面有效面积（mm2）; n －螺栓数量；［σL ］－螺栓材料的拉应力（MPa ）。
目录阀体壁厚验算 (1)密封面上总作用力及计算比压 (2)闸板强度验算 (3)阀杆强度验算 (4)中法兰螺栓强度验算 (5)阀体中法兰强度验算 (6)流量系数计算 (7)参考资料1、GB/T 12234……………………………………………法兰和对焊连接钢制闸阀2、JB/T 79.2………………………………………………凹凸面整体铸钢管法兰3、GB/T 12221……………………………………………阀门结构长度4、机械工业出版社………………………………………《机械设计师手册》5、机械工业出版社………………………………………《实用阀门设计手册》说明1、以公称压力作为计算压力2、对壳体壁厚的选取，在满足计算壁厚的前提下，按相关标准取壳体最小壁厚且圆整整数，已具裕度3、涉及的材料许用应力值按-29～38℃时选取4、适用介质为水、油、气等介质5、不考虑地震载荷、风载荷等自然因数6、瞬间压力不得超过使用温度下允许压力的1.1倍7、管路中应安装安全装置，以防止压力超过使用下的允许压力-1-6 密封面上密封力 Q MF πq MF (D MN +b M ) b M92692.8 N 7 密封面必需比压 q MF 《实用阀门设计手册》10 MPa 8 密封面计算比压 qQ MZ ／π(D MN +b M ) b M68.3 MPa 9 密封面许用比压〔q 〕 《实用阀门设计手册》150 MPa结论： 〔q 〕≥q ≥q MF 合格型 号DN350 Z40H-64简图零件名称 闸 板 材料牌号 WCB 计算内容 闸板强度验算根 据 《阀门设计计算手册》 序号 计算数据名称符号公 式数 值 单位1 中心处弯曲应力 σW KPD MP 24(S B -C)2115.4 MPa 2 计算压力 P 设计给定 6.4 MPa 3 密封面平均直径 D MP D MN +b M 328 mm 4密封面内径D MN设计给定298mm5 密封面宽度b M设计给定30 mm6 闸板厚度S B设计给定46 mm7 附加厚度 C 设计给定 2 mm8 系数K 设计给定(按自由周边) 1.249 许用弯曲应力〔σW〕《实用阀门设计手册》120 MPa结论：〔σW〕≥σW合格型号DN350 Z40H-64 简零件名称阀杆材料牌号2Cr13计算内容阀杆强度验算根据《阀门设计计算手册》序号计算数据名称符号公式数值单位1 关闭时阀杆总轴向力Q FZ′K(Q MJ+Q MF) +Q P+Q T68540.637 N2 开启时阀杆总轴向力Q FZ″K(Q MJ+Q MF) -Q P+Q T41370.845 N3 阀杆最大轴向力Q FZ=Q FZ′68540.637 N4 摩擦系数K 设计给定0.055 密封面处介质作用力Q MJπP (D MN+b M)2／4 540502.0N6 密封面上密封力Q MFπq MF(D MN+b M) b M92692.8N7 阀杆径向截面上介质作用力Q PπPd F2／4 13584.896 N-6-。
球阀设计计算书2″~8″Q41F-150Lb编制:审核:二○○三年五月二十三日浙江阀门制造有限公司目录1.阀体壁厚计算————————————————————12.中法兰强度计算———————————————————23.法兰螺栓拉应力验算—————————————————74.力矩计算——————————————————————85.阀杆强度校算————————————————————116.密封比压计算————————————————————137.作用在手柄上的启闭所需力——————————————15一、 阀体壁厚计算：计算公式： C P S dP t cc +-=)2.12.(5.1式中：t －阀体计算壁厚（英寸）； Pc －额定压力等级（磅）；Pc=150 d －公称通径（英寸）；S －材料需要用的应力（磅/平方英寸）S=7000 C －附加余量（英寸）按ANSI B16.34 C=0.1英寸英寸(毫米)实际确定壁厚≥计算壁厚为合格二.中法兰强度计算： 1.中法兰的轴向应力计算：[]5.13021=≤=H ioH D fM σλδσ 式中：σH －法兰颈的轴向应力（Mpa);Mo －作用平炉钢于法兰的总轴向力矩（N ·mm); f －整体法兰颈部应力校正系数（查表）； δ1－法兰颈部大端有效厚度（mm); D i －为阀体中腔内径（mm); λ－系数；［σH ］－法兰颈许用轴向应力（Mpa);M O =F D S D ＋F r S r ＋F G S G式中：F D －作用在法兰内径面积上的流体静压轴向力（N); S D －从螺栓孔中园致力FD 作用位置处的径向距离（mm);F r －总的流体静压轴向力与作用在法兰直径面积上的流体静压轴向 力之差（N);S r －从螺栓孔中心园致力于Fr 作用位置处的径向距离（mm); F G －用于窄面法兰垫片载荷（N);S G －从螺栓孔中心园致力FG 作用位置处的径向距离（mm);F D =0.785D i 2P S D =S ＋0.5δ112δ--=ib D D S )(785.022i G r D D P F -=21Gr S S S ++=δ 2Gb G D D S -=F G =W-F (W=Wp) Wp=F+Fp+Q F=0.785D G 2P Fp=2πbD G mPP D Q m 24π=ATe ff δδλ++=1ISi D F e δ1=IS i IS D VUA δδ2=式中：S －从螺栓孔中心园至法兰颈部与法兰背面交点的径向距离（mm); D b －法兰螺栓孔中心园直径（mm);D G －法兰垫片中径（mm ）;Wp －在操作情况下所需的最小螺栓负荷（N ）; F －总的流体静压轴向力（N);Fp－连接接确面上的压紧负荷（N）;Q－球体与阀座密封之间的密封力（N）; b－垫片有效密封宽度（mm）;m－垫片系数（查表）；m=1.25D m－为密封面中径（mm）;δf－法兰有效厚度（mm);e－系数；T－系数（查表）;A－系数；F1－整体法兰形状系数；F1=1δIS－法兰颈部小端有效厚度（mm);U－系数（查表）；V －整体法兰形状系数（查图）；σH ≤〔σH 〕=130.5合格2.中法兰的径向应力计算:[]Mpa D M e R if f R 108)133.1(2=≤+=σλδδσ式中：σR －法兰的径向应力（Mpa ）; ［σR ］－法兰许用的径向应力（Mpa ）; σR ≤〔σR 〕=108 合格3.中法兰的切向应力计算:[]Mpa Z D YM T R if T 1082=≤-=σσδσ式中：Y －系数（查表）；Z －系数（查表）；σT －法兰的切向应力（Mpa ）; ［σT ］－法兰材料的切向应力（Mpa ）;σT ≤〔σT 〕=108 合格三、.法兰螺栓拉应力验算：[]Mpa nd W L m P L 144=≤=σσ式中：σL －法兰螺栓断面积所承受的拉应力（Mpa ）; d m －螺栓断面有效面积（mm2）; n －螺栓数量；［σL ］－螺栓材料的拉应力（MPa ）。
编号：LN/JSS-Z-4-150设计计算书名称：美标楔式闸阀型号：Z40H-150Lb口径：NPS 4"编制：审核：批准：浙江力诺阀门有限公司目录：1.阀体壁厚验算T12.阀座密封面上总作用力及计算比压M13.阀杆强度验算G1-14.阀杆头部强度验算G35.阀杆稳定性验算G46.闸板厚度验算B17.中法兰连接螺栓常温时强度验算S18.中法兰连接螺栓初加温时强度验算S29.中法兰连接螺栓高温时强度验算S310.阀体中法兰强度验算F111.阀盖强度验算I112.支架强度验算J213.手轮总扭矩及圆周力L114.填料压板强度验算Y115.阀杆螺母梯形螺纹强度验算W116.活节螺栓强度验算17.螺栓孔销轴剪切强度验算18.流量系数的计算19.附录型号4”Z40H-150Lb零件名称阀体材料牌号ASTM A216 WCB 计算内容壁厚零件名称阀座材料牌号ASTM A105计算内容密封比压结论qmf<q<[q] 故合格零件名称阀杆材料牌号ASTM A182 F6a 计算内容强度、操作力零件名称阀杆材料牌号ASTM A182 F6a计算内容强度、操作力结论 1. σL< [σL]，σy< [σy] ，τN< [τN] ,σ∑< [σ∑] 故合格。
2. 工作压力随工作温度而改变的比值比相应温度下材料许用应力改变的比值为大，故不进行高温核算。
零件名称阀杆材料牌号ASTM A182 F6a计算内容阀杆头部强度验算结论: 1. τ<[τ]，故合格。
2. 工作压力随工作温度而改变的比值比相应温度下材料许用应力改变的比值为大,故不进行高温核算.。
零件名称阀杆材料牌号ASTM A182 F6a 计算内容阀杆稳定性验算零件名称阀杆材料牌号ASTM A182 F6a计算内容阀杆稳定性验算结论: 1. λ<λ0不进行稳定性验算。
2. λ0<λ<λL，σy<[σy]为稳定性合格。
目录一、设计基本参数 (2)1、型号 (2)2、执行标准 (2)3、阀门结构 (2)二、计算过程 (2)1、密封面比压的验算 (2)2、阀体最小壁厚计算 (3)①、查表法 (3)②、计算法 (3)3、闸板的计算 (3)4、阀杆得强度计算 (4)5、阀杆头部强度验算 (6)6、阀杆稳定性验算 (7)7、中法兰连接螺栓 (7)7。
1常温时强度验算 (7)7。
2中法兰连接螺栓初加温时强度验算 (9)7。
3中法兰连接螺栓高温时强度验算 (10)8、阀体(中法兰)强度验算 (11)9、阀盖的强度验算 (13)10、阀盖支架(T型加强筋） (14)11、手轮总扭矩及圆周力 (16)参考文献 (18)一、 设计基本参数：1、型 号：80Z40H —402、执行标准：阀门设计按照GB/T 12234-2007年的规定; 阀门法兰按照GB/T 9113.1—4的规定; 阀门结构长度按照GB/T 12221的规定； 阀门试验与检验按照GB/T 13927的规定；3、技术参数：①、公称尺寸DN:80 ②、公称压力PN ：40 ③、适用温度范围：≤350℃ ④、介质化学性能:水、蒸汽、油品. 4、阀门结构：①、密封副结构：环状密封 ②、中法兰结构：凹凸面 ③、阀杆结构：明杆二、 计算过程： 1、密封面比压的验算1、密封面比压计算公式：-—-—---④ 式中：阀座密封面内径d= 80 mm ； 阀座密封面宽度bm= 10 mm; 2、出口端阀座密封面上的总作用力: 式中：作用在出口密封面上的介质静压力：2MJ Q =0.785(d+bm)P = 25446.90 N ；①)()(MPa bmbm d Q q MZ+=π)(N Q Q QMJ MF MZ+=密封面上达到必需比压时的作用力：MF MF Q =(d+bm)bmq π= 21205。
75 N ；②代入得:MZ Q = 21205。
75 N; 代入④得：q= 16。
