毕业设计计算说明书闸阀资料Word格式文档下载.docx
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式中:
阀座密封面内径d=80mm;
阀座密封面宽度bm=10mm;
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:
=25446.90N;
①
密封面上达到必需比压时的作用力:
=21205.75N;
②
代入得:
=21205.75N;
代入④得:
q=16.5Mpa;
查表得:
密封面必需比压
=7.5Mpa;
密封面许用比压
=45Mpa;
则得:
<
q<
验算合格
2、阀体最小壁厚计算:
①、查表法:
按GB/T12234-2007查表的阀体最小壁厚为:
11.4mm。
②、计算法:
按塑性材料薄壁阀体厚度公式计算:
设计压力p=4Mpa;
设计内径DN=80mm;
许用拉应力
=92Mpa;
附加裕量C=4mm;
代入上式得:
=5.54mm;
则最小壁厚实际取
=12mm.。
3、闸板的计算:
计算厚度:
S′B=R
圆弧过渡外半径密封面平均半径
R=(DMN+bM)/2=46mm;
系数:
K=1.24(自由周边:
钢1.24);
计算压力p:
设计给定4.0Mpa;
许用弯曲应力〔σw〕=102MPa;
腐蚀余量C:
设计给定4.5mm;
S′B=14.64mm;
实际厚度SB:
设计给定16mm;
S′B<
SB合格。
4、阀杆强度计算
关闭时阀杆总轴相力:
Q′FZ=K1QMJ+K2QMF+Qp+QT=20091.97N;
开启时阀杆总轴向力:
Q″FZ=K3QMJ+K2QMF-Qp+QT=16457.14N;
阀杆最大轴向力(取Q′F、Q″FZ较大值):
QFZ=20091.97N;
查表3-28得:
系数:
K1=0.29K2=0.77K3=0.41K4=0.62
密封面处介质作用力,由1序号①得:
QMJ=25446.90N;
密封面上密封力,由1序号②得:
QMF=21205.75N;
阀杆径向截面上介质作用力:
Qp=π/4dF2p=520.53N;
阀杆直径:
设计给定
dF=22mm;
设计给定4.0MPa;
阀杆与填料摩擦力:
QT=ψdFbTp=1182.72N;
③
查表3-15得(按h
/b
):
ψ=2.24;
填料深度hT:
设计给定42mm;
填料宽度bT:
设计给定6mm;
轴向拉应力:
σL=Q″FZ/Fs=88.48Mpa;
轴向压应力:
σY=Q′FZ/Fs=108.02Mpa;
查表3-17(按退刀槽处At)得:
阀杆最小截面积Fs:
186mm2;
扭应力:
τN=M′FL/Ws=76.79Mpa;
关闭时阀杆螺纹摩擦力矩:
M′FL=M′FL+Ws=46010.60Nmm;
④
查表3-16得:
螺纹摩擦半径RFM:
2.79mm;
阀杆最小断面系数Ws:
730mm3;
合成应力:
σ∑=√σY2+4τN2=
187.76Mpa;
查表3-7得
许用拉压力:
〔σL〕=225Mpa;
许用压应力:
〔σY〕=200Mpa;
许用扭应力:
〔τN〕=120Mpa;
许用合成应力:
〔σ∑〕=210Mpa;
σL<
〔σL〕,τN<
〔τN〕,σY<
〔σY〕,σ∑<
〔σ∑〕合格。
5、阀杆头部强度验算
剪应力:
τ=(Q″FZ-QT)/2bh=16.16Mpa;
开启时阀杆总作用力,由4序号②得:
Q″FZ=16457.14Mpa;
阀杆与填料摩擦力,由4序号③得:
QT=1182.72N;
图示b:
设计给定35.72mm;
图示h:
设计给定13.23mm;
查表3-7得:
许用剪应力:
〔τ〕=120Mpa;
注:
τ<
〔τ〕合格。
6、阀杆稳定性验算
允许细长比λ0:
30;
实际细长比:
λ=4µ
λlF/dF=79.6;
支承型载影响系数:
µ
λ=1;
阀杆直径dF:
设计给定22mm;
计算长度lF:
设计给定438mm;
查表3-22得:
临界细长比:
λL=80;
压应力:
σ
=Q′FZ/F=114.15Mpa;
关闭时阀杆总轴向力,由4序号①得:
Q′FZ=20091.96N;
阀杆截面积:
F=176mm2
由图3-2得:
实际许压应力:
〔σY〕=140Mpa;
1、λ0<
λ<
λL合格2、σY <
〔σY〕合格
7、中法兰连接螺栓
螺栓材料:
35CrMo
7.1常温时强度验算:
操作下总作用力:
Q′=QDJ+QDF+QDT+Q′FZ=190743.27N;
最小预紧力:
Q″=QYJ=114353.97N;
螺栓计算载荷(取Q'
或Q"
中较大值):
QL=190743.27N;
垫片处介质作用力:
QDJ=DDPpπ/4=61575.21N;
垫片平均直径DDP:
设计给定140mm;
垫片上密封力:
QDF=2πDDPB
mDPp=96761.05N;
由表3-23(根据bDP)得:
垫片有效宽度:
B
=10mm;
垫片宽度bDP:
设计给定10mm;
由表3-24得
垫片系数:
mDP=2.75;
垫片弹性力:
QDT=ηQDJ=12315.04N;
η=0.2(按固定法兰取0.2);
Q′FZ=20091.96N;
必须预紧力:
QYJ=πDDPBNqYJKDP=114353.97N;
查表3-24得:
密封面预紧比压:
qYJ=26Mpa;
垫片形状系数:
KDP=1(按圆形取1);
螺栓拉应力:
σL=QL/FL=10.30Mpa;
螺栓总截面积:
FL=ZF1=1729.2mm2;
螺栓数量Z:
设计给定12;
由表3-9(根据dL)得:
单个螺栓截面积:
F1=144.1mm;
螺栓直径dL:
表3-9(根据dL)
许用拉应力:
〔σL〕=200Mpa;
螺栓间距与直径比:
LJ=πD1/ZdL=3.14;
螺栓孔中心圆直径D1:
设计给定192mm;
注:
1、σL<
〔σL〕合格。
2、2.7<
LJ<
4合格
7.2中法兰连接螺栓初加温时强度验算
螺栓计算载荷:
Q′LZ=QLZ+Q′t=270048.62N;
常温时螺栓计算载荷,由7.1序号②得:
QLZ=190743.27N;
初加温时螺栓温度变形力:
Q′t=△t′
L/(L/FLEL+δDP/FDPEDP)79305.35N;
由表3-25(根据t)得;
初加温时温度差:
△t′=35℃;
介质工作温度T:
设计给定350℃;
由表3-8(根据t′L)得:
材料线胀系数:
α=12.60×
10
1/℃;
螺栓计算长度:
L=2h+δDP=54mm;
中法兰厚h:
设计给定26mm;
垫片厚度δDP:
设计给定2mm;
中法兰温度:
t′F=0.5t=175℃;
螺栓温度:
t′L=t′F-△t′=140℃;
螺栓总截面积,由7.1序号③得:
FL=1729.20mm2;
查表3-8(根据t′L)得:
螺栓材料弹性模量:
EL=2.10×
105Mpa;
垫片面积:
FDP=πDDPbDP=4398.22mm2;
垫片材料弹性模量:
EDP=0.03×
σ′L=Q′LZ/FL=156.16MPa;
安全系数:
n′s=(σs)t′L/σ′L=3.14;
屈服点:
(σs)t′L=490Mpa;
n′s=3.14≥1.25合格
7.3中法兰连接螺栓高温时强度验算
Q″LZ=QLZ+Q″t=277816.31N;
QLZ=190743.28N;
高温时螺栓温度变形力:
Q″t=
=87073.03N;
由表3-25(根据t)得:
高温时温度差:
△t″=35℃;
介质工作温度t:
设计给定350℃;
由表3-8(根据t
L)得:
α=13.90×
△t′=90℃;
Q′t=79305.30N;
中法兰温度,由7.2序号②得:
t″F=0.9t=315℃;
t″L=t″F-△t″=280℃;
σ″L=Q″LZ/FL=156.16MPa;
螺栓总面积,由7.1序号③得:
FL=1729.20mm2;
n″s=(σs)t″L/σ″L=5.08;
由表3-8(根据t″L)得:
屈服极限:
(σs)t″L=560Mpa;
n″s=5.08≥1.35合格。
8、阀体(中法兰)强度验算
常温时比值系数:
n=QLZ/〔σw〕=1734.03mm
;
初加温时比值系数:
n′=Q′LZ/〔σ′w〕=1687.80mm
高温时比值系数:
n″=Q″LZ/〔σ″w〕=1875.26mm
计算载荷(取n,n′,n″中最大时的QLZ,Q′LZ,Q″LZ):
QLZ=270048.63N;
常温时螺栓计算载荷,由7.1序号①:
QLZ=190743.28N;
初加温时螺栓计算载荷,由7.2序号①:
Q′LZ=270048.63N;
高温时螺栓计算载荷,由7.3序号①:
Q″LZ=277816.31N;
由表3-3得:
许用弯曲应力:
〔σw〕=110Mpa;
〔σ
w〕=(σs)t″F/1.25=160MPa;
(σs)t″F=200Mpa表3-2(根据t′F);
中法兰温度,由7.2序号②得:
t′F=175℃;
许用弯曲应力:
〔σ″w〕=(σR)t″F/0.9=148.15Mpa;
取(σR)t″F/1.35或(σR)t″F/0.9的最小值
由表3-2得
(σs)t″F=200Mpa;
t″F=315℃;
I-I断面弯曲应力:
σWI=Ql1/WI=66.52MPa;
力臂:
l1=(D1-DM)/2=19mm;
螺栓孔中心圆直径D1:
中法兰根径Dm:
设计给定154mm;
断面系数:
WI=(π/6)Dmh2=54481.09mm3;
中法兰厚度h:
II-II断面弯曲应力:
σWII=0.4Ql2/WII=34.13MPa;
l2=l1+(Dm-Dn)/4=56.50mm;
计算内径Dn:
设计给定80mm;
WII=(π/6)[(Dm+Dn)/2][(Dm-Dn)/2]2=83823.87;
<〔σw〕,σWII<〔σw〕为合格。
9、阀盖的强度验算
I-I断面拉应力:
σ=pDn/4(SB-C)+Q′FZ/π/Dn/(SB-C)=23.75MPa;
设计给定4.0MPa;
计算内径Dn:
设计给定80mm;
设计给定12mm;
设计给定4mm;
关闭时阀杆总轴向力:
Q′FZ=20091.97N;
Ⅱ-Ⅱ断面剪应力:
τ=pdr/4(SB-C)+Q′FZ/πdr(SB-C)=21.56MPa;
图示:
dr=设计给定54mm;
〔σL〕=92Mpa;
许用剪应力:
〔τ〕=55Mpa;
σL<〔σL〕,τ<〔τ〕合格。
10、阀盖支架(T型加强筋)
I-I断面弯曲应力
=10Mpa;
Q'
FZ=20091.97N;
框架两重心处距离
L=L1+2Y=84.85mm;
图示L
:
设计给定70mm;
Y=〔CA2+(B-C)a2〕/(2〔CA+(B-C)a〕)=7.42mm;
图示C:
设计给定16mm;
图示A:
设计给定20mm;
图示B:
设计给定50mm;
图示a:
设计给定10mm;
图示H:
设计给定152mm;
III-III断面惯性矩
I
=(D-d)h3/12=157208.33mm
图示D:
设计给定70mm;
图示d:
设计给定26mm;
设计给定35mm;
II-II断面惯性矩:
=1/3(BY
=17621.21mm
I-I断面系数:
W
=
=2343.47mm
III-III断面弯曲应力:
=(Q'
FZL/4-M2)/W3=44.80Mpa;
III-III断面弯曲力矩:
M
=23700.71N.mm;
III-III断面系数:
=8983.33mm;
=15.22Mpa;
I-I断面扭矩引起的弯曲应力:
=((M
=0.32N.mm;
弯曲力矩:
M
=M
=3013.79N.mm;
阀杆螺母凸肩摩擦力矩:
=2/3
Q
(r
)=3013.79N.mm;
由查表3-26(3)得:
凸肩部分摩擦系数:
=0.30;
阀杆螺母凸肩外半径r
设计给定24.00mm;
阀杆螺母凸肩内半径r
:
设计给定20.00mm;
I-I断面合成应力:
=25.53Mpa;
由查表3-3得:
〔σL〕=82Mpa;
〔σ
〕=102Mpa;
<〔σL〕,σ
<〔σ
〕
11、手轮总扭矩及圆周力
关闭时总矩扭(不带滚珠轴承):
=M
49024.40N.mm;
关闭时阀杆螺纹摩擦力矩,由4序号④得:
=46010.60N.mm;
阀杆螺母凸肩摩擦力矩,由10序号①得:
=3013.79N.mm;
园周力:
=2M
/D
手轮直径D
设计给定250mm;
代入式子的:
=392.20Mpa;
参考文献
[1]陆培文主编.实用阀门设计手册[M].北京:
机械工业出版社,2002
[2]陆培文主编.阀门设计计算手册.中国标准出版社,1994
[3]杨源泉主编.阀门设计手册[M].北京:
机械工业出版社,2000
[4]沈阳高中压阀门厂编著.阀门制造工艺[M].北京:
机械工业出版社,1984.
[5]《英汉阀门工程词汇》编辑委员会编.英汉阀门工程词汇[M].北京:
北京科技出版社,1989.
[6]孙晓霞主编.实用阀门技术问答[M].北京:
中国标准出版社,2001.
[7]冠国清主编.电动阀门选用手册[M].北京:
天津科学技术出版社,1997.
[8]陆培文等编.阀门选用手册[M].北京:
机械工业出版社,2001.
[9]陆培文等编.国内外阀门新结构[M].北京:
中国标准出版社,1997.
[10]〔美〕J.L.菜昂斯著.阀门技术手册[M].北京:
机械工业出版社,1991.
[11]C.Yamahata,F.Lacharme,Y.Burri,andM.A.M.Gijs,“ABall.ValveMicropumpinGlassFabricatedbyPowderBlasting,”Sens.Actuators.B(inpress).DOI:
10.1016/jsnb.2005.01.005.
[12]C.C.Tsai,C.Y.ChangandC.H.Tseng,“Optimaldesignofmetalseatedballvalvemechanism,”StructuralandMultidisciplinaryOptimization26,249–255(2004)DOI:
10.1007/s00158-003-0342-3.
[13]C.Fu,Z.RummlerandW.Schomburg,“MagneticallyDrivenMicroBallValvesFabricatedbyMultilayerAdhesiveFilmBonding,”J.Micromech.Miicroeng.13,S96-Sl02(2003).