Q41球阀设计计算说明书Word文件下载.docx

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Pc

设计给定

150

psi

4

计算内径

d

inch

5

基本应力系数

SF

ASME16.34Pg160

7000

6

阀体标准厚度

tm

ASTMB16.34（表3A-Pg96）

7

阀体实际壁厚

8

㎜

＞

，

＞tm，合格

-1-

阀座

PTFE

密封面比压验算

《实用阀门设计手册》

密封面外径

DMW

119

密封面内径

DMN

108

密封面宽度

bm

5.5

P

PN设计给定

2.0

MPa

密封面必须比压

qMF

查手册表3-13

4.85

密封面计算比压

q

10.318

密封面许用比压

[q]

查手册表4-66（阀门设计手册Pg428）

15

结论：

〔q〕≥q≥qMF

合格

-2-

阀杆

ASTMA182F6a

阀杆总转矩及圆周力

球阀阀杆力矩

MF

MQF+MFT+MFC

47790.38

N·

球体与阀座密封

面的摩擦力矩

MQF

πpDMP2fMR（1+cosα）

32cosα

24413.89

阀座密封面平均直径

DMP

见上页DMN+bm

113.5

球与密封面摩擦系数

fM

对PTFE取0.05

0.05

球体半径

R

80

Mpa

球体与阀座接触点与通道轴法向角

α

设计选定=sin-1（DMP/2R）

45.4

（°

）

填料与阀杆摩擦力矩

MFT

FTdF/2

13639.68

9

填料与阀杆摩擦力

FT

ψdFbTP

852.48

N

10

系数

ψ

查表3-15按hT/bT确定

2.22

11

阀杆直径

dF

设计选定

32

12

填料宽度

bT

13

填料深度

hT

29.8

14

阀杆头部

的摩擦力矩

MFC

FFZfTdFJ/4

9736.81

阀杆头部接触面直径

dFj

37.398

16

材料弹性模量

E

表3-6

2.12x105

17

阀杆头部摩擦系数

fT

表3-26（3）

0.3

18

阀杆头部球面半径

R1

60

19

球体槽部圆弧半径

R2

75

--3-

20

阀杆总轴向力

FFZ

取

与

较大值

3471.42

21

关闭时阀杆总轴向力

22

开启时阀杆总轴向力

2279.56

232

K1-K4

查表3-31

24

密封面处介质作用力

20225.13

25

密封面上密封力

9506.70

26

阀杆径向截面上介质作用力

1607.68

27

弯曲应力

σW

MF/W

59.5

28

弯曲截面积

W

803.84

mm2

29

许用弯曲应力

[σW]

阀门设计入门与精通表6-26

165

30

手柄长度

L2

423

31

手轮圆周力

FS

API6D规定

360

L1

2MF/Fs

265.502

：

[σW]≥σWL2＞L1合格

-4-

阀杆头部强度验算

阀杆头部扭转切应力

τN

MF/Ws

9.9914

见前页

Ⅰ—Ⅰ断面系数

Ws

β*a3

4783.104

Mm3

β

由b/a确定（查表5-164）

0.346

头部断面长

c

34

头部断面厚度

a

材料许用扭切应力

〔τN〕

0.6SM

110

额定工作压力下的设计应力强度

SM

2SY/3

183.33

最大操作力矩

M

取设计数值的2倍：

2MF

95580.76

最大扭转切应力

τN“

2MF/Ws

17.278

材料规定的最小屈服强度

SY

ASME第二卷D篇Pg43

275

〔τN〕”＞τN”合格

-5-

中法兰螺柱

A193B7

中法兰螺栓强度验算

《ASMEVIII第一册附录2》

垫片反力载荷作用位置处的直径

G

170

垫片有效宽度

b

2.53

垫片基本密封宽度

b0

表2-5.2

2.5

垫片系数

m

表2-5.1

最小设计比压

y

螺栓圆直径

C

207.6

法兰颈部直边厚度

g0

g1

27.5

法兰外径

A

5432.2

法兰内径

B

法兰盘厚

t

操作状态下所需的最小载荷

Wm1

Wm1=H+Hp

70995.4

预紧垫片状态下所需的最小载荷

Wm2

3.14Gby

66191.2

总的端部静压力

H

H=0.785G2P

45373

连接接触表面总压紧力

HP

HP=2bx3.14GmP

25622.4

常温下螺栓许用应力

Sa

ASMEII卷Pg564

631

设计温度下螺栓许用应力

Sb

572

设计温度下阀盖许用应力

Sf

138

操作状态下螺纹根部直径或无螺纹部分最小直径处的螺栓横截面积

Am1

Wm1/Sb

514.72

垫片预紧状态下螺纹根部直径或无螺纹部分最小直径处的螺栓横截面积

Am2

Wm2/Sa

383.72

所需的螺栓总横截面积

Am

Am1、Am2中较大值

-6-

螺栓根径

d'

12.918

螺栓个数

n

23

螺栓根部直径横截面积

Ab

Ab=nπd2/4

1048

法兰设计螺栓载荷

（Am+Ab）Sa/2

134784.6

作用于法兰内截面的端部静压力

HD

0.785B2P

16334.28

总的端部静压力与作用于法兰内截面的端部静压力之差

HT

HT=H-HD

290.38.7

垫片压紧力

HG

HG=W-H

89411.6

从螺栓中心圆到法兰颈部与背面的交点间的径向距离

R=（C-B）/2-g1

25.3

螺栓中心圆至HD作用圆的径向距离

hD

hD=R+0.5g1

39.05

垫片压紧力作用位置至螺栓圆的径向距离

hG

（C+G）/2

18.8

h0

53

中心圆至HT作用圆的径向距离

（R+g1+hG）

46

33

由HD产生的力矩分量

MD

HDxhD

637853.6

由HG产生的力矩分量

MG

HGxhG

1680938.08

35

由HT产生的力矩分量

HTxhT

1335780.2

36

操作状态下或预紧垫片时作用在法兰上的总力矩

M0

MD+MG+MG

3654571.88

-7-

37

K

A/B

2.23

38

T

图2-7.1

1.65

39

Z

1.75

40

U

3.2

41

Y

2.9

42

F

图2-7.2

0.815

43

V

图2-7.3

0.175

44

f

图2-7.6

1.25

45

L

0.73

法兰厚度

12.5

47

e

F/h0

0.015

48

Uh0g2/V

139556.6

49

颈部纵向应力

SH

80.9

50

法兰径向应力

SR

68.13

51

法兰切向应力

ST

80.4

52

（SH+SR）/2

74.5

（SH+ST）/2

80.65

Ab>

Am,SH<

1.5Sf,SR<

Sf,ST<

Sf,（SH+SR）/2<

Sf,（SH+ST）/2<

Sf合格

-8-

阀体中法兰

阀体中法兰强度验算

《阀门设计计算手册》

计算载荷

Q

中法兰螺栓强度验算QL

55637.66

Ⅰ-Ⅰ处断面弯曲应力

σWⅠ

QX／WⅠ

35.5

力臂

X

（2*D-Dn-Dm）/4

中法兰孔中心圆直径

D

203

阀体凹止口直径

Dn

175

中法兰颈部直径

Dm

191

断面系数

WⅠ

π（Dm+Dn）hⅠ2／12

15691

mm3

断面宽度

hⅠ

12.8

14.5

止口深度

h

Ⅱ-Ⅱ处断面弯曲应力

σWⅡ

0.4QY／WⅡ

17.67

12.5

内腔直径

WⅡ

π（Dm+d）（Dm-d）2／48

15742.9

〔σW〕

《阀门设计入门与精通》P217表6-11

133

〔σW〕＞σWⅠ〔σW〕＞σWⅡ合格

-9-

东一阀门制造（南通）有限公司

计算书

产品名称：

钢制球阀

型号规格：

编制：

批准：

日期：