陆培文阀门设计手册第三版计算书
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闸阀设计与计算的基本内容一、设计输入即设计任务书。
应明确阀门的具体参数(公称通径、公称压力、温度、介质、驱动方式等),使用的条件和要求(如室内或室外安装、启闭频率等)及相关执行的标准(产品的设计与制造、结构长度、连接型式、产品的检验与试验等) 二、确定阀门的主体材料应根据设计输入的参数,经综合考虑后确定适用的阀门主体材料。
三、确定阀门承压件的制造工艺方法(铸造、锻造、焊接、铸焊……) 四、确定阀门总体结构型式(即方案设计),为便于讲解,本节内容按明杆,楔式,蝶型开口阀盖,代中法兰,填料压紧的结构设计。
五、确定阀门的结构长度和连接尺寸 六、确定阀体阀座处的流通通道尺寸 七、闸阀的设计与计算此部份很关键,属于技术设计范畴,应边计算边绘制总图。
1.承压件壁厚的计算2.密封副的总作用力和比压的计算3.阀体与阀盖的连接型式和密封结构的确定 4.阀杆的强度计算 5.闸板的强度计算 6.中法兰的强度计算 7.阀盖的强度计算 8.支架的强度计算 9.阀杆螺母的强度计算 10.填料压盖的强度计算 11.活节螺栓的强度计算 12.销轴的强度计算13.选配电动或气动传动装置及确定手动传动手轮的直径 14.阀门流量系数的计算 7.1 承压件壁厚的计算承压件壁厚的确定方法有以下三种,即查表法,插入法和计算法。
7.1.1 查表法若设计输入明确规定了是标准阀门,并且其参数在相应标准规定范围内时,可按指定的相应标准规定的值查出。
7.1.2 插入法此种情况,适用于设计输入的参数与标准内容的规定值不一致的情况下,亦即不能按设计输入的参数值在标准中直接查出此时,可按下述方法进行插入计算:()N N1m m1m2m1N2N1P P t t t t P P -=+--式中:t m :需计算和确定的承压件壁厚 t m1:查P N1时的壁厚 t m2:查P N2时的壁厚 P N1:公称压力的小值P N2:公称压力的大值7.1.3 计算法:1、计算壁厚的原则1)对脆性材料和塑性材料,其适用的公式不同2)对薄壁容器和厚壁容器,其适用的公式也不同,一般以计算处的外径(D )和内径(d )之比来区分:当D /d ≤1.2时,为薄壁容器 D /d >1.2时,为厚壁容器3)计算时,应以承压件最大内腔尺寸为依据,一般以阀门通道内径为基准计算 4)承压件形状不同,应按不同的公式进行计算 5)阀体与阀盖的壁厚可取同一值。
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。
2.0寸卫生级全启式安全计算书根据《实用阀门设计手册》(陆培文主编,机械工业出版社出版,2006年1月第1版)所列安全阀的通用计算项目如下(表5-39)及安全阀专用计算项目:通用及专用计算项目:1.阀体厚度计算2.阀盖厚度3.阀座密封面面上计算比压4.弹簧理论计算5.安全流道直径计算6.安全阀额定排量计算本阀门阀体材质采用316L,阀盖采用304,快装卡箍采用304,因阀门设计手册上没有相应的材质,故采用相近的1Cr18Ni9Ti材质进行验算。
一.阀体厚度计算(表5-168,第1014页)阀体厚度S’B=(P*Dn)/(2.3*[σL]-P)+C;其中:P为公称压力,安全阀设计公称压力:0.7Mpa,故P=0.7计算通径Dn=72.9mm许用应力[σL]查表3-3(第597),[σL]=92Mpa设计给定腐蚀余量C为0.5mm计算给果:S’B=0.846mm阀体最薄处设计厚度S B:1.65mmS’B< S B=1.65mm故阀体厚度设计合理。
二.阀盖厚度因本安全阀采用的是卡箍连接,其阀盖等同于快装盲板,依据DIN 32675-2009标准,对于快装接头使用工作压力之规定:Rohraußendurchmesser von 6,35 mm bis 42,4 mm: 2,5 MPa (25 bar);Rohraußendurchmesser von 48,3 mm bis 76,2 mm: 1,6 MPa (16 bar);Rohraußendurchmesser von 85,0 mm bis 219,1 mm: 1,0 MPa (10 bar).本安全阀连接采用85口径的快装卡盘(106),依据以上所引用标准要求,工作压力为1.0Mpa,故符合设计要求。
三.3.阀座密封面面上计算比压(表5-197,第1115页)介质压力为p时密封面上比压力:q1=D m(p S-p)/4b≥q MF因设计输入的整定压力p s=0.7Mpa,依据安全阀密封性能试验的相关规定《实用阀门设计手册》表10-40,安全阀的密封性能试验压力,为整定压力的90%,故:设备正常工作压力:p=0.63Mpa,关闭件密封面平均直径:DM=32.16mm(设计给定)关闭件密封面宽度:b=1.3mm (设计给定)M密封面必需压力: q MF=(0.4+0.6PN)/ 10/b(表3-13,662页)Mb=1.3mm(设计给定)MPN:取1.0Mpa计算结果:q=2.77MpaMF密封面比压力:q1= D m(p S-p)/4b =4.33 Mpa,验算结果:q1=4.33≥q MF =2.77, 故密封设计合格。