球阀计算书.docx
《球阀计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《球阀计算书.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
球阀计算书
编号：
JS/2″150Lb-10
设计计算书
项目名称：
API6D钢制球阀
规格型号：
Q41F-150LbDN2″
编制：
审核：
批准：
安阳益和阀业有限公司
一、阀体壁厚计算
二、密封面总作用力及计算比压
三、总扭矩及圆周力
四、阀杆强度的计算
五、球体直径的计算
六、球阀密封力的计算
七、球阀阀杆与填料之间的摩擦力计算
八、阀杆台肩与止推垫片之间的摩擦力计算
九、填料及止推片的摩擦转矩计算
一十、球阀转矩的计算
一十一、阀体中法兰的设计与计算
一十二、阀门流量系数计算
附录参考文献
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号
2″Q41F-150Lb
材料
ASTMA216-WCB
计算内容
阀体壁厚计算
序号
计算数据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
1
计算厚度
S’B
mm
6.0
2
计算压力
P
设计给定
MPa
2.0
3
计算内径
Dn
设计给定
mm
90
4
许用拉应力
[δL]
查表4-3（或4-5）
MPa
82
5
腐蚀余量
C
设计给定
mm
5
6
实测厚度
SB
设计给定
mm
8
依据ASTMB16.34标准计算
1
阀体壁厚的计算值
tm
tm=0.020d+4.5
mm
5.5
2
流道内径
d
设计给定
mm
50
3
实际壁厚
t
设计给定
mm
8
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。
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号
2″Q41F-150Lb
材料
PTFE
计算内容
密封面总作用力及计算比压
序号
计算数据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
1
密封面总作用力
QMZ
QMJ
N
12308.8
2
密封面处介质作用力
QMJ
π/4（DMN+bM）².P
N
12308.8
3
密封面内径
DMN
设计给定
mm
50
4
密封面宽度
bM
设计给定
mm
6
5
计算压力
p
PN设计给定
MPa
2.0
6
密封面必需比压
qMF
查表4-10
MPa
qMF=（4+0.6PN）/
2.12
7
密封面计算比压
q
QMZ/π（DMN+bM）bM
MPa
4.67
8
密封面许用比压
[q]
查设计手册4-66
MPa
20
要求
qMF≤q≤[q],为合格
结论
经计算，结果符合要求，合格。
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号
2″Q41F-150Lb
材料
2Cr13
计算
内容
总扭矩及圆周力
序号
计算数据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
1
阀杆总扭矩
MF
MQF+MFT+MFC
N·mm
123282
查设计手册P449（4-206）
2
体座间摩擦力矩
MQF
{πD2mpPfMR（1+cosφ）}/8cosφ
/8cosφ
N·mm
75130
3
阀座密封面平均直径
Dmp
1/2*（DMW+DMN）
mm
57
4
计算压力
P
PN设计给定
MPa
2.0
5
球与密封面摩擦系数
fM
查设计手册P449
0.05
6
球体半径
R
设计给定
mm
44
7
密封角
φ
设计给定
45°
8
填料与阀杆摩擦力矩
MFT
1/2*QTdF
N·mm
2983
9
阀杆与填料摩擦力
QT
πdFhTμTP
N
298.3
10
阀杆直径
dF
设计给定
mm
20
11
填料层总高度
hT
设计给定
mm
19
12
阀杆与填料摩擦系数
μT
查设计手册P442
0.05
13
阀杆头部摩擦力矩
MFC
MFC=M′FD
N·mm
要求
结论
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号
2″Q41F-150Lb
材料
2Cr13
计算
内容
总扭矩及圆周力
序号
计算数据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
M′FD
0.25dFJ·fD·Q′FZ
N·mm
45169
14
阀杆头部接触面直径
dFJ
设计给定
mm
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
Q′FZ
QMZ+QT
N
12905.4
17
密封面上的总作用力
QMZ
已计算
N
12308.8
18
阀杆与填料摩擦力
QT
已计算
N
596.6
19
圆周力
Q′S
MF/L
N
352
20
扳手力臂
L
设计给定
mm
350
要求
脱开圆周力<360N
结论
经计算脱开圆周力为352N故符合要求、合格！
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号
2″Q41F-150Lb
材料
ASTMA216WCB
计算
内容
阀门流量系数
序号
计算数据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
1
流量系数
KV
KV=（106/28）AV
M3/s
89.1
2
流量系数
AV
AV=QV（ρ/ΔP）-2
M3/s
0.0025
3
体积流量
QV
QV=π/4·D2·U
m3/s
0.0039
4
流量孔直径
D
mm
50
5
流体在管道内的平均流速
U
取1—3的中间值
m/s
2
6
密度
ρ
以水为介质
Kg/m3
1000
7
阀门的压力损失
ΔP
ΔP=ξ·（U2·ρ/2）
Pa
800
8
阀门的流阻系数
ξ
0.4
要求
结论
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号
2″Q41F-150Lb
材料
2Cr13
计算内容
阀杆强度的计算1
序号
计算数据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
1
Ⅰ-Ⅰ断面的扭转应力
τN
τN=Mm/W≤[τN]
MPa
9.72
2
Ⅰ-Ⅰ断面抗扭转
断面系数
W
W=0.9αba2
mm3
1394.82
3
a
见
（1）P349图6-15
mm
15
4
b
见
（1）P349图6-15
mm
28
5
α
见
（1）P349表6-36
0.246
6
材料的许用扭转应力
[τN]
查
（1）P360表6-41
MPa
142.1
要求
结论
τN<[τN]
合格
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号
2″Q41F-150Lb
材料
2Cr13
计算
内容
阀杆强度的计算2
序号
计算数据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
1
Ⅱ-Ⅱ断面处的
剪切应力
τ
τ=（D+d）2P/16dH≤[τ]
MPa
3.6
2
D
见
（1）P348图6-14
mm
28
3
d
见
（1）P348图6-14
mm
20
4
H
见
（1）P349图6-15
mm
4
5
材料许用剪切应力
[τ]
查[1]p360表6-41
MPa
142.1
要求
τ<[τ]
结论
合格
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号号
2″Q41F-150Lb
材料料
2Cr13
计算
内容
阀杆强度的计算3
序号
计算数
据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
1
Ⅲ-Ⅲ断面的扭转应力
τ'
τ'=M/W≤[τN]
MPa
9.7
2
Ⅲ-Ⅲ断面处抗扭转断面系数
W
W=πd3/16
mm3
1570
d
设计给定
mm
20
要求
τ'<[τN]
结论
合格
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号
2″Q41F-150Lb
材料
2Cr13
计算
内容
阀杆与球体连接部分的计算
序号
计算数据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
1
挤压应力
σzy
σzy=Mm/0.12a2h≤[σzy]
MPa
41.8
2
a
见
（1）P349图6-15
mm
15
3
h
见
（1）P349图6-15
mm
12
4
[σzy]
见
（1）P350
MPa
122
5
6
要求
σzy<[σzy]
结论
合格
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号
2″Q41F-150Lb
材料
PTFE
计算内容
阀杆台肩与止推垫片之间摩擦力
序号
计算数据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
1
止推摩擦力
Fu
Fu=π（DT+dT）2μTP/16
N
45.24
2
止推垫片外径
DT
设计给定
mm
28
3
止推垫片内径
dT
设计给定
mm
20
4
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）
MPa
3
要求
结论
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
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号
2″Q41F-150Lb
材料
柔性石墨
计算
内容
填料及止推垫片的摩擦转矩
序号
计算数据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
1
V型填料及圆形状填料的摩擦转矩
Mt
Mt=0.6πμTZhdT2P
N．mm
1130.97
2
止推垫片的摩擦转矩
Mu
Mu=πμT（DT+dT）3P/64
N．mm
542.87
3
摩擦系数
μT
见[1]p192
0.05
4
阀杆直径
dT
设计给定
mm
20
5
填料圈数
Z
设计给定
3
6
单圈填料高度
h
设计给定
mm
5
7
计算压力
P
设计给定
MPa
2
8
止推垫片外径
DT
设计给定
mm
28
要求
结论
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号
2″Q41F-150Lb
材料
2Cr13
计算
内容
球阀转矩的计算
序号
计算数据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
1
球阀转矩
M
M=Mm+Mt+Mu
N.mm
15220.04
2
球体与阀座密封
面的摩擦转矩
Mm
Mm=π（D2+D1）2PRμT（1+cosψ）/32cosψ
N.mm
13546.2
3
摩擦系数
μT
见[1]p192
0.05
4
球体半径
R
设计给定
mm
44
5
密封面对中
心的斜角
ψ
设计给定
450
6
计算压力
P
设计给定
Mpa
2
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号
2″Q41F-150Lb
材料
PTFE
计算
内容
球阀密封力的计算
序号
计算数据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
1
球阀密封力
Q=QMJ
Q=π（D1+D2）2P/16
N
5100.93
2
阀座密封面内径
D1
设计给定
mm
50
3
阀座密封面外径
D2
设计给定
mm
64
4
计算压力
P
设计给定
MPa
2
要求
结论
经计算球阀密封力Q=5100.93N
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号
2″Q41F-150Lb
材料
2Cr13
计算
内容
球阀阀杆与填料之间的摩擦力
序号
计算数据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
1
摩擦力
Ft
Ft=1.2πμTdTZhP
N
113.1
2
摩擦系数
μT
见[1]p192
0.05
3
阀杆直径
dT
设计给定
mm
20
4
填料圈数
Z
设计给定
3
5
单圈填料高度
h
设计给定
mm
5
6
计算压力
P
设计给定
MPa
2
要求
结论
经计算阀杆与填料之间的摩擦力为113.1N
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号
2″Q41F-150Lb
材料
ASTMA193-B7
计算内容
阀体中法兰的设计与计算
序号
计算数据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
1
在操作情况下螺栓载荷
WP
WP=F+FP+Q
N
28062.18
2
最小螺栓载荷
WP
WP=0.785DG2P+2πbDGmP+Q
见
（1）P316表6-24
N
3
预紧螺栓时螺栓载荷
Wa
Wa=πbDGY+Q1
N
11230.995
4
球体与密封面预紧力
Q1
Q1=πqmin（D22-D12）/4
N
2505.72
5
载荷作用位置
处垫片直径
DG
设计给定
mm
97.5
6
垫片有效宽度
b
设计给定
mm
3.75
7
垫片系数
m
见
（1）P316表6-25
1.75
8
垫片单位压紧载荷
Y
见
（1）P316表6-25
MPa
7.6
9
法兰螺栓拉应力
σL
σL=W/A≤[σL]
MPa
48.5
10
螺栓许用拉应力
[σL]
查
（1）P320表6-23
MPa
230
11
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
要求
σL<[σL]
结论
螺栓应力合格
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号
2″Q41F-150Lb
材料
ASMEA216-WCB
计算
内容
阀体中法兰的设计与计算
序号
计算数据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
1
作用于法兰总力矩
M0
M0=FDSD+FGSG+FTST
N.mm
412472.4
2
作用在法兰内径上的流体静压轴向力
FD
FD=0.785Di2P
N
12717
3
总流体静压轴向力
F
F=0.785DG2P=14924.8N
N
14924.8
4
垫片载荷
FG
FG=W-F=13137.38N
N
13137.38
5
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）
N
2207.8
6
螺栓孔中心圆至FG作用位置处的径向距离
SG
SG=（130-97.5）/2
mm
16.25
7
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
mm
18.13
8
螺栓孔中心圆至FD作用位置处的径向距离
SD
SD=5+0.5*15
mm
12.5
要求
续
结论
续
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号号
2″Q41F-150Lb
材料料
ASMEA216-WCB
计算
内容
阀体中法兰的设计与计算
序号
计算数
据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
9
法兰颈轴向应力
σM
σM=fM0/λδ12Di
MPa
16.6
10
系数
λ
λ=（δfe+1）/T+δf3/A
0.81
11
整体法兰颈部应力校正系数
f
见
（1）P322查
（1）图6-7
1
12
法兰颈
部厚度
δ1s=δ1
mm
16.5
13
系数
e
e=F1/（Diδ1）1/2
0.0233
14
整体法兰
形状系数
F1
查
（1）图6-7
0.9
15
系数
A
A=Uδ1s2（Diδ1）1/2/V
142347.1
16
法兰盘径向应力
δR
δR=（1.33δfe+1）M0/λδf2Di
MPa
25.09
17
法兰盘的切向应力
δT
δT=YM0/δf2Di-ZδR
MPa
3.34MPa
要求
查
（1）表6-22[δL]=87Mpa、[δM]=130.5Mpa、[δR]=108.75Mpa、[δT]=108.75MPa
结论
δM≤[δM]δR≤[δM]δT≤[δT]
合格
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2″150Lb-10
型号
2″Q41F-150Lb
材料
PTFE
计算
内容
法兰密封结构的设计
序号
计算数据名称
符号
式中
符号
公式
单位
结果
1
垫片宽度的计算
b
b=（D2-D1）/2
mm
7.5
2
垫片外径
D2
设计给定
mm
1
升级会员 