球阀计算书.docx

1、球阀计算书设计计算书项目名称：API 6D钢制球阀规格型号：Q41F-150Lb DN2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十、球阀转矩的计算十一、阀体中法兰的设计与计算十二、 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JS2 150Lb -10型号2 Q41F-150Lb材料ASTM A216 -WCB计算内容阀体壁厚计算序号计算数

2、据名称符号式中 符号公式单位结果1计算厚度SSB P Dn C2.3 l Pmm2计算压力P设计给定MPa3计算内径Dn设计给定mm904许用拉应力i查表4-3 （或4-5）MPa825腐蚀余量C设计给定mm56实测厚度Sb设计给定mm8依据ASTM标准计算1阀体壁厚的计算值tmtm =+mm2流道内径d设计给定mm503实际壁厚t设计给定mm8要求设计壁厚Sb Sb t 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 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JS2 150Lb -10型号2 Q41F-150Lb

3、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QmzQmjN2密封面处介质作用力Qmjn4(DMN + bM)2PN3密封面内径Dmn设计给定mm504密封面宽度bM设计给定mm65计算压力PPN设计给定MPa6密封面必需比压qMF查表4-10MPaqMF=(4+/JbM7密封面计算比压qQmz/ n (MN+bM)bMMPa8密封面许用比压q查设计手册4-66MPa20要求qMF qw 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JS2 150Lb -10型号2 Q41F-150Lb材料2Cr13计算 内容总扭

4、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MfM qf+ Mft+ MfcN mm123282查设计手册P449 (4-206)2体座间摩擦力矩Mqf dD2mpPfMR(1+C0SN mm75130 )/8cos 3阀座密封面平均直 径Dmp/8 COS 1/2*( Dmw+ Dmn)mm574计算压力PPN设计给定MPa5球与密封面摩擦系 数fM查设计手册P4496球体半径R设计给定mm447密封角设计给定458填料与阀杆摩擦力 矩Mft1/2*QTdFN mm29839阀杆与填料摩擦力QtTtdFhT P，tPN10阀杆直径dF设计给定mm2011填料层总高度hT设

5、计给定mm1912阀杆与填料摩擦系 数卩T查设计手册P44213阀杆头部摩擦力矩M FC/M fc=M FDN mm要求结论安阳益和阀业有限公司设计计算书JS2 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/ fD Q FZN mm4516914阀杆头部接触面直径dFJ设计给定mm2815阀杆头部摩擦系数fD查表4-230. 0516关闭时阀杆总轴向 力/Q FZQmz+ QtN17密封面上的总作用 力Qmz已计算N18阀杆与填料摩擦力Qt已计算N19圆周力q SMf/LN35220扳手力臂L设计给定mm

6、350要求脱开圆周力V360N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JS2 150Lb -10型号2 Q41F-150Lb材料ASTM A216 WCB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KvKv=(106/28)AvM3/s2流量系数AvAv=Qv( p / 42P)M3/s3体积流量QvQv = n/ DUm3/s4流量孔直径Dmm505流体在管道内的平 均流速U取13的中间值m/s26密度P以水为介质Kg/m310007阀门的压力损 P P=(U2 2)/Pa8008阀门的流阻系E要求结论安阳益和阀业有限公

7、司设计计算书JS2 150Lb -10型号2 Q41F-150Lb材料2Cr13计算内阀杆强度的计算1容 序号计算数据名称符号式中 符号公式单位结果1I -1断面的扭转应力T NT N=Mm/WW T nMPa2I -1断面抗扭转 断面系数WW= a ba23mm33a见P349图6-15mm154b见（1）P349 图 6-15mm285a见（1）P349 表 6-366材料的许用扭转应力T n查（1）P360 表 6-41MPa要求结论T nV T n 合格安阳益和阀业有限公司设计计算书JS2 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

8、据名称符号式中 符号公式单位结果1n - u断面处的 剪切应力Tt = ( D+d) 2P/16dHWt MPa2D见P348图6-14mm283d见P348图6-14mm204H见(1)P349 图 6-15mm45材料许用剪切应力T 查1p360 表 6-41MPa要求T t 结论合格安阳益和阀业有限公司设计计算书JS2 150Lb -10型号2 Q41F-150Lb材料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川-川断面的扭 转应力T T = M/W T NMPa2川-川断面处抗 扭转断面系数WW=n d3/16mm1570d设计给定mm20要求T

9、 T N结论合格安阳益和阀业有限公司设计计算书JS2 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T zyT zy=M m/ W t zyMPa2a见（1）P349 图 6-15mm153h见（1）P349 图 6-15mm124T zy见（1） P350MPa12256要求zy （T zy结论合格安阳益和阀业有限公司 设计计算书JS2 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FUFu=

10、 n (Dr+dT)2 卩 tP/16N2止推垫片外径Dt设计给定mm283止推垫片内径dT设计给定mm204止推垫片在轴向力作 用下所产生的比压qTqT=(Dr+dT)P4(DT-dT)MPa3要求结论止推垫片在轴向力作用下所产生的比压W 1520见（1） P193qT =3MPa1 20 合格安阳益和阀业有限公司设计计算书JS2 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1V型填料及圆形状填 料的摩擦转矩MtMt= na TZhdT2PN. mm2止推垫片的摩擦MuMu=na t(Dt+cIT)3P

11、64N. mm3摩擦系数a t见1p1924阀杆直径dT设计给定mm205填料圈数Z设计给定36单圈填料高度h设计给定mm57计算压力P设计给定MPa28止推垫片外径Dt设计给定mm28要求结论安阳益和阀业有限公司 设计计算书JS2 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MM=Mm+Mt+ Mu2球体与阀座密封 面的摩擦转矩M mM m= n (D2+Dl)2PR a T (1+cos )/32 cost3摩擦系数a t见1p1924球体半径R设计给定mm445密圭寸面对中 心的斜角设计给定450

12、6计算压力P设计给定Mpa2安阳益和阀业有限公司设计计算书JS2 150Lb -10型号2 Q41F-150Lb材料PTFE计算 内容球阀密圭寸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=QmjQ=n (D1+D2P/16N2阀座密封面内径D1设计给定mm503阀座密封面外径D2设计给定mm644计算压力P设计给定MPa2要求结论经计算球阀密封力Q=安阳益和阀业有限公司设计计算书JS2 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FtFt = ni TdTZhPN2摩擦系

13、数1 T见1p1923阀杆直径dT设计给定mm204填料圈数Z设计给定35单圈填料高度h设计给定mm56计算压力P设计给定MPa2要求结论经计算阀杆与填料之间的摩擦力为安阳益和阀业有限公司设计计算书JS2 150Lb -10型号2 Q41F-150Lb材料ASTM A193-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WpWp=F+Fp+QN2最小螺栓载荷WpWp=+2 n bDGmP+Q见(1)P316表 6-24N3预紧螺栓时螺栓载WaWa= n bDGY+QN4荷球体与密封面预紧力Q1Q1 = n qmin ( D22-D12) /4

14、N5载荷作用位置 处垫片直径Dg设计给定mm6垫片有效宽度b设计给定mm7垫片系数m见(1)P316表 6-258垫片单位压紧载荷Y见(1)P316表 6-25MPa9法兰螺栓拉应力X L(T L=V/AW (T LMPa10螺栓许用拉应力x L查(1)P320 表 6-23MPa23011螺栓承受应力下实际 最小总截面积A4 n R22mm2最小截面积要求L (X L结论螺栓应力合格安阳益和阀业有限公司设计计算书JS2 150Lb -10型号2 Q41F-150Lb材料ASME A216-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MoM

15、0=FDSD+FGSg+FtSt2作用在法兰内径上 的流体静压轴向力FdFd=N127173总流体静压轴向力FF=N4垫片载荷FgFg=W-F=N5总静压轴向力与法兰内直径面积上静压轴向力之差FtFt= ( Dg2-D2)N6螺栓孔中心圆至Fg作用 位置处的径向距巨离SGSs= () /2mm7螺栓孔中心圆至Ft作用 位置处的径向距离StSr= (5+15+) /2mm8螺栓孔中心圆至Fd作用 位置处的径向距离Sd5=5+*15mm要求续结论续安阳益和阀业有限公司设计计算书JS2 150Lb -10型号2 Q41F-150Lb材料ASME A216-WCB计算 内容阀体中法兰的设计与计算序号计

16、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C MC M二fMo/ 入 S 12DiMPa10系数入入=(S fe+1) /T+ S f3/A11整体法兰颈部应力校正系数f见(1)P322查(1)图 6-7112法兰颈 部厚度S 1s= S 1mm13系数ee=F1/ (DiS 1) 1/214整体法兰 形状系数F1查（1）图6-715系数AA=US 1s2 (DiS 1) 1/2/V16法兰盘径向 应力S RS r= (S fe+1) M0/ 入 S f2DiMPa17法兰盘的切向应力S TS t=YMo/ S f2 Di-Z S rMPa要求查(1)表 6-22 S L=87Mpa、 S m=、 S r=、 S t=结论S m S m S r S m S t q1b1=q1=b b1合格附录机械工业出版社机械工业出版社中国标准出版社参考文1、实用阀门设计手册陆培文主编2、阀门设计手册杨源泉主编3、阀门设计计算手册洪勉成、陆培文、高凤琴主编4、球阀设计与选用