球阀计算书Word文档下载推荐.docx
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设计给定
MPa
2.0
3
计算内径
Dn
90
4
许用拉应力
[δL]
查表4-3（或4-5）
82
5
腐蚀余量
C
6
实测厚度
SB
8
依据ASTMB16.34标准计算
阀体壁厚的计算值
tm
tm=0.020d+4.5
5.5
流道内径
d
50
实际壁厚
t
ASTMB1634
要求
设计壁厚SB>
S’Bt>
tm（考虑腐蚀余量）
结论
经计算t>
tm合格注：
管路标准温度压力级是根据材
SB>
S’B料在相应温度下的许用应力而
制定的，故不进行高温核算。
PTFE
密封面总作用力及计算比压
密封面总作用力
QMZ
QMJ
N
12308.8
密封面处介质作用力
π/4（DMN+bM）²
.P
密封面内径
DMN
密封面宽度
bM
p
PN设计给定
密封面必需比压
qMF
查表4-10
qMF=（4+0.6PN）/
2.12
7
密封面计算比压
q
QMZ/π（DMN+bM）bM
4.67
密封面许用比压
[q]
查设计手册4-66
20
要求
qMF≤q≤[q],为合格
结论
经计算，结果符合要求，合格。
2Cr13
计算
内容
总扭矩及圆周力
阀杆总扭矩
MF
MQF+MFT+MFC
N·
123282
查设计手册P449（4-206）
体座间摩擦力矩
MQF
{πD2mpPfMR（1+cosφ）}/8cosφ
/8cosφ
75130
阀座密封面平均直径
Dmp
1/2*（DMW+DMN）
57
球与密封面摩擦系数
fM
查设计手册P449
0.05
球体半径
R
44
密封角
φ
45°
填料与阀杆摩擦力矩
MFT
1/2*QTdF
2983
9
阀杆与填料摩擦力
QT
πdFhTμTP
298.3
10
阀杆直径
dF
11
填料层总高度
hT
19
12
阀杆与填料摩擦系数
μT
查设计手册P442
13
阀杆头部摩擦力矩
MFC
MFC=M′FD
M′FD
0.25dFJ·
fD·
Q′FZ
45169
14
阀杆头部接触面直径
dFJ
28
15
阀杆头部摩擦系数
fD
查表4-23
0．05
16
关闭时阀杆总轴向力
QMZ+QT
12905.4
17
密封面上的总作用力
已计算
18
596.6
圆周力
Q′S
MF/L
352
扳手力臂
L
350
脱开圆周力<
360N
经计算脱开圆周力为352N故符合要求、合格！
ASTMA216WCB
阀门流量系数
流量系数
KV
KV=（106/28）AV
M3/s
89.1
AV
AV=QV（ρ/ΔP）-2
0.0025
体积流量
QV
QV=π/4·
D2·
U
m3/s
0.0039
流量孔直径
D
流体在管道内的平均流速
取1—3的中间值
m/s
密度
ρ
以水为介质
Kg/m3
1000
阀门的压力损失
ΔP
ΔP=ξ·
（U2·
ρ/2）
Pa
800
阀门的流阻系数
ξ
0.4
阀杆强度的计算1
Ⅰ-Ⅰ断面的扭转应力
τN
τN=Mm/W≤[τN]
9.72
Ⅰ-Ⅰ断面抗扭转
断面系数
W
W=0.9αba2
mm3
1394.82
a
见
（1）P349图6-15
b
α
见
（1）P349表6-36
0.246
材料的许用扭转应力
[τN]
查
（1）P360表6-41
142.1
τN<
[τN]
合格
阀杆强度的计算2
Ⅱ-Ⅱ断面处的
剪切应力
τ
τ=（D+d）2P/16dH≤[τ]
3.6
见
（1）P348图6-14
H
材料许用剪切应力
[τ]
查[1]p360表6-41
τ<
[τ]
型号号
材料料
阀杆强度的计算3
计算数
据名称
Ⅲ-Ⅲ断面的扭转应力
τ'
=M/W≤[τN]
9.7
Ⅲ-Ⅲ断面处抗扭转断面系数
W=πd3/16
1570
<
阀杆与球体连接部分的计算
挤压应力
σzy
σzy=Mm/0.12a2h≤[σzy]
41.8
h
[σzy]
见
（1）P350
122
σzy<
PTFE
阀杆台肩与止推垫片之间摩擦力
止推摩擦力
Fu
Fu=π（DT+dT）2μTP/16
45.24
止推垫片外径
DT
止推垫片内径
dT
止推垫片在轴向力作
用下所产生的比压
qT
qT=（DT+dT）P/4（DT-dT）
止推垫片在轴向力作用下所产生的比压≤15～20见
（1）P193
qT=3MPa<
15～20合格
柔性石墨
填料及止推垫片的摩擦转矩
V型填料及圆形状填料的摩擦转矩
Mt
Mt=0.6πμTZhdT2P
N．mm
1130.97
止推垫片的摩擦转矩
Mu
Mu=πμT（DT+dT）3P/64
542.87
摩擦系数
见[1]p192
填料圈数
Z
单圈填料高度
球阀转矩的计算
球阀转矩
M
M=Mm+Mt+Mu
N.mm
15220.04
球体与阀座密封
面的摩擦转矩
Mm
Mm=π（D2+D1）2PRμT（1+cosψ）/32cosψ
13546.2
密封面对中
心的斜角
ψ
450
Mpa
球阀密封力的计算
球阀密封力
Q=QMJ
Q=π（D1+D2）2P/16
5100.93
阀座密封面内径
D1
阀座密封面外径
D2
64
经计算球阀密封力Q=5100.93N
2Cr13
球阀阀杆与填料之间的摩擦力
摩擦力
Ft
Ft=1.2πμTdTZhP
113.1
经计算阀杆与填料之间的摩擦力为113.1N
2″Q41F-150Lb
ASTMA193-B7
阀体中法兰的设计与计算
在操作情况下螺栓载荷
WP
WP=F+FP+Q
28062.18
最小螺栓载荷
WP=0.785DG2P+2πbDGmP+Q
见
（1）P316表6-24
预紧螺栓时螺栓载荷
Wa
Wa=πbDGY+Q1
11230.995
球体与密封面预紧力
Q1
Q1=πqmin（D22-D12）/4
2505.72
载荷作用位置
处垫片直径
DG
97.5
垫片有效宽度
3.75
垫片系数
m
见
（1）P316表6-25
1.75
垫片单位压紧载荷
Y
7.6
法兰螺栓拉应力
σL
σL=W/A≤[σL]
48.5
螺栓许用拉应力
[σL]
查
（1）P320表6-23
230
螺栓承受应力下实际
最小总截面积
最小截面积
A
4πR2
mm2
578.5
σL<
[σL]
螺栓应力合格
ASMEA216-WCB
作用于法兰总力矩
M0
M0=FDSD+FGSG+FTST
412472.4
作用在法兰内径上的流体静压轴向力
FD
FD=0.785Di2P
12717
总流体静压轴向力
F
F=0.785DG2P=14924.8N
14924.8
垫片载荷
FG
FG=W-F=13137.38N
13137.38
总静压轴向力与法兰内直径面积上静压轴向力之差
FT
FT=0.785（DG2-Di2）
2207.8
螺栓孔中心圆至FG作用位置处的径向距离
SG
SG=（130-97.5）/2
16.25
螺栓孔中心圆至FT作用位置处的径向距离
ST
ST=（5+15+16.25）/2
18.13
螺栓孔中心圆至FD作用位置处的径向距离
SD
SD=5+0.5*15
12.5
续
法兰颈轴向应力
σM
σM=fM0/λδ12Di
16.6
系数
λ
λ=（δfe+1）/T+δf3/A
0.81
整体法兰颈部应力校正系数
f
见
（1）P322查
（1）图6-7
法兰颈
部厚度
δ1s=δ1
16.5
e
e=F1/（Diδ1）1/2
0.0233
整体法兰
形状系数
F1
查
（1）图6-7
0.9
A=Uδ1s2（Diδ1）1/2/V
142347.1
法兰盘径向应力
δR
δR=（1.33δfe+1）M0/λδf2Di
25.09
法兰盘的切向应力
δT
δT=YM0/δf2Di-ZδR
3.34MPa
查
（1）表6-22[δL]=87Mpa、[δM]=130.5Mpa、[δR]=108.75Mpa、[δT]=108.75MPa
δM≤[δM]δR≤[δM]δT≤[δT]
法兰密封结构的设计
垫片宽度的计算
b=（D2-D1）/2
7.5
垫片外径
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