闸阀典型计算项目.docx

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闸阀典型计算项目

闸阀典型计算项目

1、阀体

1.1计算厚度

SBˊ=PxDn/（2.3x〔σL〕-P）+C=7.2mm

1.2计算压力

P=1.6MPa

1.3计算内径

Dn=51mm

1.4许用拉应力

〔σL〕=92MPa表3-3

1.5腐蚀余量

C=4mm

2、阀体（密封面）计算总作用力及计算比压

2.1密封面上总作用力

QMZ=QMJ+QMF=318979N

2.2密封面处介质作用力

QMJ=π/4（DMN+bM）2P=169170N

2.3密封面内径

DMN=347mm

2.4密封面宽度

bM=20mm

2.5计算压力

P=1.6MPa

2.6密封面上密封力

QMF=π（DMN+bM）bMqMF=149809N

2.7密封面必须比压

qMF=6.5MPa表3-13

2.8密封面实际比压

q=QMZ/π（DMN+bM）bM=29.62MPa

2.9密封面许用比压

〔q〕=50MPa表3-14

qMF

3、阀杆的强度计算

3.1关闭时阀杆总轴向力

Q′FZ=K1QMJ+K2QMF+Qp+QT=181532N

3.2开启时阀杆总轴向力

Q″FZ=K3QMJ+K2QMF－Qp+QT=174498N

3.3阀杆最大轴向力

QFZ=181532N取Q′F、Q″FZ较大值

3.4系数

K1=0.29K2=0.77K3=0.41K4=0.62表3-31

3.5密封面处介质作用力

QMJ=169170N

3.6密封面上密封力

QMF=149809N

3.7阀杆径向截面上介质作用力

Qp=π/4d2Fp=1570N

3.8阀杆直径

dF2=1936mm

3.9计算压力

p=1.6MPa

3.10阀杆与填料摩擦力

QT=ψdFbTp=14688N

3.11系数

ψ=3.26

3.12填料深度

hT=70mm

3.13填料宽度

bT=10mm

3.14轴向拉应力

σL=Q″FZ/Fs=190MPa

3.15轴向压应力

σY=Q′FZ/Fs=198MPa

3.16阀杆最小截面积

Fs=918mm2表3-17（按退刀槽处Ft）

3.17扭应力

τN=M′FL/Ws=99.84MPa

3.18关闭时阀杆螺纹摩擦力矩

M′FL=Q′FZRFM=807817Nmm

3.19螺纹摩擦半径

RFM=4.45mm表3-16（3）

3.20阀杆最小断面系数

Ws=8000mm3

3.21合成应力

σ∑=√σY2+4τN2=99.84MPa

3.22许用拉压力

〔σL〕=215Mpa表3-7

3.23许用压应力

〔σY〕=240Mpa表3-7

3.24许用扭应力

〔τN〕=140Mpa表3-7

3.25许用合成应力

〔σ∑〕=225Mpa表3-7

σL<〔σL〕，τN<〔τN〕，σY<〔σY〕，σ∑<〔σ∑〕合格

4、阀杆头部强度验算

4.1剪应力

τ=（Q″FZ－QT）/2bh=77.86MPa

4.2开启时阀杆总作用力

Q″FZ=181532N

4.3阀杆与填料摩擦力

QT=14688N

4.4b=47.2mm

4.5h=22.7mm

4.6许用剪应力

〔τ〕=129Mpa表3-7

τ<〔τ〕合格

5、阀杆稳定性验算

5.2实际细长比

λ=4µλlF/dF=33.8

5.3支承型载影响系数

µλ=1

5.4阀杆直径

dF=20mm

5.5临界细长比

λL=40

5.6压应力

σL=Q′FZ/F=325MPa

5.7关闭时阀杆总轴向力

Q′FZ=6219N

5.8阀杆截面积

F=400mm2

5.9实际许压应力

〔σY〕=225Mpa

注：

1、λ0<λ<λL合格

2、σY　<〔σY〕合格

6、闸板

6.1计算厚度

3.26

S′B=R√Kp/〔σw〕+C=29.64mm

6.2圆弧过渡外半径密封面平均半径

R=（DMN+bM）/2=183.5mm

6.3系数K

K=1.24

6.4计算压力

p=1.6MPa

6.5许用弯曲应力

〔σw〕=110MPa

6.6腐蚀余量

C=4mm

6.7实际厚度SB=36mm

S′B

7、中法兰连接螺栓

常温时强度验算

7.1操作下总作用力

Q′=QDJ+QDF+QDT+Q′FZ=531190N

7.2最小预紧力

Q″=QYJ=26121N

7.3螺栓计算载荷

QL=531190N

7.4垫片处介质作用力

QDJ=DDPpπ/4=277450N

7.5垫片平均直径

DDP=470mm

7.6计算压力

p=1.6MPa

7.7垫片上密封力

QDF=2πDDPBNmDPp=16717N

7.8垫片有效宽度

BN=1.7mm表3-23（根据bDP）

7.9垫片宽度

bDP=10mm

7.10垫片系数

mDP=2表3-24

7.11垫片弹性力

QDT=ηQDJ=55490N

7.12系数

η=0.2

7.13关闭时阀杆总轴向力

Q′FZ=181532N

7.14必须预紧力

QYJ=πDDPBNqYJKDP=26121N

7.15密封面预紧比压

qYJ=10MPa

7.16垫片形状系数

KDP=1

7.17螺栓拉应力

σL=QL/FL=87.38MPa

7.18螺栓总截面积

FL=ZF1=6079mm2

7.19螺栓数量

Z=16

7.20单个螺栓截面积

F1=380mm表3-9（根据dL）

7.21螺栓直径

dL=22mm

7.22许用拉应力

〔σL〕=169Mpa表3-9（根据dL）

7.23螺栓间距与直径比

LJ=πD1/ZdL=4.6

7.24螺栓孔中心圆直径

D1=516mm

注:

1、σL<〔σL〕合格

2、2.7

8、中法兰连接螺栓初加温时强度验算

8.1螺栓计算载荷

Q′LZ=QLZ+Q′t=2167471N

8.2常温时螺栓计算载荷

QLZ=531190N

8.3初加温时螺栓温度变形力Q′t=

△t′αL

L/FLEL+δDP/FDPEDP

=239666095N

8.4初加温时温度差表3-25（根据t）

△t′=35℃

8.5介质工作温度

T=350℃

8.6材料线胀系数表3-28（根据t′L）

α=11.90x10-3mm/m℃

8.7螺栓计算长度

L=h+δDP=31mm

8.8中法兰厚度

h=28mm

8.9垫片厚度

δDP=3mm

8.10中法兰温度

t′F=0.5t=175℃

8.11螺栓温度

t′L=t′F－△t′=140℃

8.12螺栓总载面积

FL=6079mm2

8.13螺栓材料弹性模量

EL=2.01×105Mpa表3-8（根据t′L）

8.14垫片面积

FDP=πDDPbDP=14785mm2

8.15垫片平均直径

DDP=470mm

8.16垫片宽度

bDP=20mm

8.17垫片材料弹性模量

EDP=3×103Mpa表3-24

8.18螺栓拉应力

σ′L=Q′LZ/FL=174MPa

8.19安全系数

n′s=（σs）t′L/σ′L=3.39

8.20屈服点

（σs）t′L=320Mpa表3-8（根据t′L）

n′s=1.39≥1.25合格

9.中法兰连接螺栓高温时强度验算

9.1螺栓计算载荷

Q″LZ=QLZ+Q″t=2030543N

9.2常温时螺栓计算载荷

QLZ=1993900N

9.3高温时螺栓温度变形力

Q″t=Q′t△t″/△t′=36643N

9.4高温时温度差

△t″=19℃表3-25

9.5介质工作温度

t=350℃

9.6初加温时温度差

△t′=90℃

9.7初加温时螺栓温度变形力

Q′t=173571N

9.8中法兰温度

t″F=0.9t=350℃

9.9螺栓温度

t″L=t″F－△t″=386℃

9.10螺栓拉应力

σ″L=Q″LZ/FL=163MPa

9.11螺栓总面积

FL=12456mm2

9.12安全系数

n″s=（σs）t″L/σ″L=3.19

9.13屈服极限

（σs）t″L=520Mpa表3-8（根据t″L）

n″s=3.19≥1.35合格

10阀体（中法兰）强度验算

10.1常温时比值系数

n=QLZ/〔σw〕=19548mm2

10.2初加温时比值系数

n′=Q′LZ/〔σ′w〕=14260mm2

10.3高温时比值系数

n″=Q″LZ/〔σ″w〕=26032mm2

10.4计算载荷

Q=2030453N

取n，n′，n″中最大时的QLZ，Q′LZ，Q″LZ

10.5常温时螺栓计算载荷

QLZ=1993900N表5-112序号3

10.6初加温时螺栓计算载荷

Q′LZ=2167471N表5-113序号1

10.7高温时螺栓计算载荷

Q″LZ=2030543N表5-115序号1

10.8许用弯曲应力

〔σw〕=160Mpa表3-3

10.9许用弯曲应力

〔σ′w〕=（σs）t″F/1.25=152MPa

10.10屈服点

（σs）t″F=190Mpa表3-2（根据t′F）

10.11中法兰温度

t′F=225℃表5-113序号10

10.12许用弯曲应力

〔σ″w〕=（σR）t″F/0.9=78Mpa

取（σR）t″F/1.35或（σR）t″F/0.9的最小值

10.13屈服点

（σs）t″F=160Mpa表3-2

10.14法兰温度

t″F=350℃

10.15蠕变极限

（σR）t″F=70Mpa表3-2（根据t″F）

10.16I-I断面弯曲应力

σWI=Ql1/WI=59MPa

10.17力臂

l1=（D1－DM）/2=36.75mm

10.18螺栓孔中心圆直径

D1=628.5mm

10.19中法兰根径

Dm=555mm

10.20断面系数

WI=（π/6）Dmh2=1265200mm3

10.21中法兰厚度

h=22mm

10.22II-II断面弯曲应力

σWII=0.4Ql2/WII=107MPa

10.23力臂

l2=l1+（Dm－Dn）/4=56.75mm

10.24计算内径

Dn=51mm

10.25断面系数

WII=（π/6）［（Dm+Dn）/2］［（Dm－Dn）/2］2=431227

11阀盖的强度验算

11.1I-I断面拉应力

σ=pDn/4（SB－C）+Q′FZ/πDn（SB－C）=25.68MPa

11.2计算压力

p=1.6MPa

11.3计算内径

Dn=423mm

11.4实际厚度

SB=15.9mm

11.5腐蚀余量

C=4mm

11.6关闭时阀杆总轴向力

Q′FZ=181532N

11.7Ⅱ-Ⅱ断面剪应力

τ=pdr/4（SB－C）+Q′FZ/πdr（SB－C）=52MPa

11.8dr=100mm

11.9许用拉应力

〔σL〕=92Mpa表3-3

11.10许用剪应力

〔τ〕=55Mpa表3-3

σL＜〔σL〕，τ＜〔τ〕合格

12、填料压盖强度验算

12.1I-I断面弯曲应力

σW1=M1/W1=17.4MPa

12.2I-I断面弯曲力矩

M1=QYTl1/2=750963Nmm

12.3压紧填料总力

QYT=π（DTN2－dF2）qT/4=24225N

12.4填料箱内径

DTN=96mm

12.5阀杆直径

dF=20mm

12.6压紧填料必须压力

qT=ψp=7.15MPa

12.7系数

ψ=1.43表3-15

12.8计算压力

p=5.0MPa

12.9力臂

l1=（l－DTN）/2=62mm

12.10l=220mm

12.11I-I（断面）断面系数

W1=Bh2/6=43200mm3

12.12B=96mmh=30mm

12.13II-II断面弯曲应力

σW2=M2/W2=13MPa

12.14II-II断面弯曲力矩

M2=QYTl2/2=1332375Nmm

12.15力臂

l2=l/2=110mm

12.16II-II（断面）断面系数

W2==I2/Y2=102740mm3

12.17断面惯性矩

I2=［（BR―d）Y32+（BR―DTN）（Y2―h）3+（DTN―d）（H―Y2）3］/3

=2979452N

12.18II-II断面中性轴到填料压盖上端的距离

Y2=

1（DTN―d）H2+（BR―DTN）h2

2（DTN―d）H+（BR―DTN）h

=29mm

12.19BR=120mmd=75mmH=70mm

12.20屈服点

σs=140Mpa表3-4

12.21许用弯曲应力

〔σW〕=85Mpa表3-5

注：

σW1＜〔σW〕，σW2＜〔σW〕合格

12.22结构长度

L=216mm

12.23最小流道通径

D=51mm