美标楔式闸阀设计计算书.docx

1、美标楔式闸阀设计计算书编号：LN/JSS-Z-4-150名称 型号 口径 编制 审核 批准设计计算书美标楔式闸阀Z40H-150LbNPS 4浙江力诺阀门目录：1.阀体壁厚验算T12.阀座密封面上总作用力及计算比压M13.阀杆强度验算G1-14.阀杆头部强度验算G35.阀杆稳定性验算G46.闸板厚度验算B17.中法兰连接螺栓常温时强度验算S18.中法兰连接螺栓初加温时强度验算S29.中法兰连接螺栓高温时强度验算S310.阀体中法兰强度验算 F111.阀盖强度验算1112.支架强度验算J213.手轮总扭矩及圆周力 L114.填料压板强度验算Y115.阀杆螺母梯形螺纹强度验算 W116.活节螺栓强

2、度验算17.螺栓孔销轴剪切强度验算18.流量系数的计算19.附录浙江精嘉阀门壳体计算壁厚产品名称闸阀第 02 页产品型号Z540Y-600LB NPS24共 13页NO:设 计内 容符号式中符号公 式 或 索引数据单 位备注01阀体计算壁厚T1.5|(PCd)/ (2S-1.2PC)|+CP85-E6.66mmASME B16.34 中基准 应力系数7000PSIG 计算材料的应力系数 均大于基准应力系数 见下壁厚校核1.5|(1.1*PCd)/ (2S-1.2*1.1Pc)|+C6.83mm公称通径d设计给定102mm额定压力磅级Pc设计给定150PSI应力系数SP85-E7000PSI附加

3、裕量CP361-A5mm最小铸造壁厚Tmin设计给定11.2mmWCB在4250 C下的屈 服强度四查 P467-G取10的屈服强度166.5MPa 1987.63Mpa =12709.4Psi12709.4Ps7000PsiWCB在20 C下的抗拉 强度九查 P465-G一 1 取一的抗拉强度482.65 MPa3160.88 Mpa =23333.3Psi23333.3Ps7000Psi结论Tmin T合格序 号计算数据名称符号式中 符号公式单位计算数据1密封而上总作用力QmzQmj+Qmfkgf31922密封而上介质静压力Qmj0.785(DMN+bM) 2*Pkgf19693阀座密封面

4、内径Dmn设计给定cm10.74阀座自封卸竟度bM设计给定cm0.45设计压力P设计给定I 21 2 kgf/cm206介质密封力Qmf兀(DMN+bM) * bM * qmfkgf12237密封面必须比压qmf(35+P)/SQR(bM)kgf/cm2878制W计算比压qQmz/ * * bM (DMN+bM)kgf/cm22299密封面许用比压q查?阀门设计计算手册?表 4-11kgf/cm2450结论 qmfqq故合格Dmn 94型号 4 Z40H150Lb零件名称阀杆材料牌号 ASTM A182 F6a计算内容强度、操作力代号 G1-1序 号计算数据名称符号式中 符号公式单位计算数据1

5、关闭时阀杆总轴向力Qfz0.20Qmj+ 0.572Qmf+ Qp+QTkgf17992开启时阀杆总轴向力QfZ0.31Qmj+ 0.42Qmf- Qp+QTkgf18303阀杆最大轴向力Qfz取Qfz及Q fZ中较大值kgf18304密封面处介质作用力Qmj见M1序号2kgf19695密封面上密封力Qmf见M1序号6kgf12236阀杆径向截面上介质作用力Qp0.785*df2*Pkgf1067阀杆直径df设计给定cm2.68计算压力P设计给定kgf/cm2209阀杆与填料摩擦力QtPdf* b t*Pkgf60010系数查?阀门设计计算手册?表 4-12按hT /hT1.6511填料深度h

6、T设计给定cm2612填料宽度bT设计给定cm713轴向应力(T LQfZ/ Fsi中2 kgf/cm50714(T 丫Qfz/ Fskgf/cm249815阀杆最小截卸卸积FS查?阀门设计计算手册?表4-14按退刀槽处Ft2 cm3.6116扭应力T NM fl / Wsi中2 kgf/cm27517关闭时阀杆螺纹摩擦力矩M flQfz *RfmKfg 54018螺纹摩擦半径Rfm查?阀门设计计算手册?表 4-13按fL=0.17 cm0.30型号 4 Z40H150Lb零件名称阀杆材料牌号 ASTM A182 F6a计算内容强度、操作力代号 G1-1序 号计算数据名称符号式中 符号公式单位

7、计算数据19阀杆最小断面系数Ws查?阀门设计计算手册?表4-13按退刀槽处Wt 3 cm1.96220合成应力(T万,.丫2 +4.2kgf/cm21176.621许用拉应力L(T b/4kgf/cm21462.522抗拉强度可查 ASTM A182 表 3kgf/cm2585023许用压应力r(T b/42 kgf/cm1462.524许用扭应力N0.6(T L2 kgf/cm877.525许用合成应力S查?阀门设计计算手册?表 4-7kgf/cm22300结论 1. er L crL, y y y y , r N r N ,t 万 cr E故合格.2.工作压力随工作温度而改变的比值比相应温

8、度下材料许用应力改变的比值为大,故不进行高温核算序 号计算数据名称符号式中 符号公式单位计算数据1剪应力T(Q fZ- Qt)/2bhkgf/mm22.4372开启时阀杆总轴向力QfZ见G1-1序号2kgf2481.33阀杆与填料摩擦力Qt见G1-1序号9kgf260.924图示b设计给定mm29.25图示h设计给定mm136许用剪应力查 KFD14-89 表 22kgf/mm10.92结论：1. r r,故合格.2.工作压力随工作温度而改变的比值比相应温度下材料许用应力改变的比值为大,故不进行高温核算序 号计算数据名称符号式中 符号公式单位计算数据1允许细长比入0设计给定30302实际细长比

9、X4* p 入 *l f / df28.33支承型式影响系数N入查?阀门设计计算手册?表4-17按|0 / If0.4394中间支承到端点长度|0设计给定mm2205计算长度|F设计给定mm4206阀杆直径df设计给定mm267临界细长比入L查?阀门设计计算手册?表 4-1877.58压应力6VQ fz/Fkgf/cm23399关闭时阀杆总轴向力QfzG1-11kgf179910阀杆截面积F查?阀门设计计算手册?表4-14 按外 径处FW2 cm5.3111实际允许压应力7查?阀门设计计算手册?表4-19按入kgf/cm2245012稳定系数nQlj /Qfz0.8113临界载荷Qlj3.14

10、2E*I/( n 入 * If)2kgf145814材料弹性系数E查?阀门设计计算手册?表 4-6kgf/cm22.2x10615惯性矩I查?阀门设计计算手册?表4-14按外径处Iw4 mm2.28516许用稳定系数n设计给定1.251.2517临界压应力0- LY3.142E /入 2kgf/cm227084序 号计算数据名称符号式中 符号公式单位计算数据18材料比例极限0- BL查?阀门设计计算手册?表 4-6kgf/cm23600结论：1.入 入0不进行稳定性验算.2.入0V入 入L , (T y X l, o-lyn为稳定性合格.注：1.入 入.时,不进行稳定性验算.2.入0V入 L时

11、,才按欧拉公式计算(从序号12序号19)Q7z序 号计算数据名称符号式中 符号公式单位计算数据1计算厚度SBrJkp/Ow + ccm1.182密封间平均半径R自由周边：1/2(DMN+bM)cm5.6253图示Dmn设计给定cm10.24图示bM设计给定cm1.055系数K设计给定自由周边：钢1.241.246计算压力P设计给定r2kgf/cm207许用弯曲应力w w查?阀门设计计算手册?表4-3kgf/cm210208腐蚀余量C设计给定cm0.39实际厚度SB设计给定cm1.8结论：1.SB?SB,故合格.2.管路附件温度压力级是根据材料相应温度下的许用应力制定的,故不进行高温核算序 号计

12、算数据名称符号式中 符号公式单位计算数据1操作下总作用力Q,Qdj+ Qdf+ Qdt+ Qfzkgf110882最小预紧力QQyjkgf58733螺栓计算载荷Ql取Q及Q中较大值kgf110884垫片处介质作用力Qdj0.785*Ddp2*Pkgf21865垫片平均直径Ddp设计给定cm11.86计算压力P设计给定i 21 2 kgf/cm207垫片上密封力Qdf2*3.14*D dp*Bn* mdp*Pkgf66698垫片后效宽度Bn查?阀门设计计算手册?表 4-20根据bDP1cm0.59垫片宽度bDP设计给定cm110垫片系数mdp查?阀门设计计算手册?表 4-213.011垫片弹,性

13、力QdttQdjkgf43712系数刀按固定法兰取0.20.213关闭时阀杆总轴向力Qfz见G1-1序# 1kgf179914必须预紧力Qyj3.14*Ddp*Bn* qYj * Kdpkgf2587315密封面必须比压qYJ查?阀门设计计算手册?表 4-212 kgf/cm317.016垫片形状系数Kdp按圆形取1117螺栓拉应力(T LQl/(Z*F1)2 kgf/cm105918螺栓总截面积Flz*fi2 cm10.47序 号计算数据名称符号式中 符号公式单位计算数据19螺栓数量Z设计给定1020单个螺栓截面积F1查?阀门设计计算手册?表 4-9根据dL2 cm1.04721螺栓直径dL

14、设计给定cm1.422许用拉应力皿查?阀门设计计算手册?表 4-9根据dLkgf/cm2222023螺栓间距与直径比Lj3.14*D1/(Z*d l)3.6824螺栓孔中央圆直径D1查?阀门设计计算手册?表 4-71cm16.4结论 1. (TL (TL,故合格.2. 2.7 LJ 4.0MPa),故合格.序 号计算数据名称符号式中 符号公式单位计算数据1螺栓计算载荷QlQl + Qtkgf200692常温时螺栓计算载荷Ql见S1序号3kgf110883初加温时螺栓温度变形力Qt?t* a*L/L/( F l El)+ 阳p/( Fdp Edp)kgf89814初加温时温度差?t查?阀门设计计

15、算手册?表4-22根据tC73.95介质工作温度t设计给定C4276材料线胀系数a查?阀门设计计算手册?表4-8根据tL1/C-612.6x107螺栓计算长度L设计给定钻孔取2h+加cm4.98中法兰厚度h设计给定cm2.39垫片厚度(dp设计给定cm0.3210中法兰温度tF0.5tC213.511螺栓温度tLtF-?tC139.612螺栓总截面积FlZ*F12 cm10.4713螺栓材料弹性系数El查?阀门设计计算手册?表4-8根据tLi 21 2 kgf/cm2.13 x10614垫片面积Fdp3.14*Ddp* bDP2 cm3715垫片平均直径Ddp设计给定cm11.816垫片宽度b

16、DP设计给定cm1.017垫片材料弹性系数Edp查?阀门设计计算手册?表 4-21i中2 kgf/cm3x104序 号计算数据名称符号式中 符号公式单位计算数据18螺栓拉应力(T LQl/ Flkgf/cm2191719平安系数ns(s) tl/ L3.1720屈服极限(s) t l查?阀门设计计算手册?表4-8根据tLkgf/cm26068结论：ns 1.25,故合格序 号计算数据名称符号式中 符号公式单位计算数据1螺栓计算载荷Q L,Ql + Qkgf134242常温时螺栓计算载荷Ql见S1序号3kgf110883高温时螺栓温度变形力Qt ?t *房L/L/( F l El)+ 那么 Fd

17、p Edp)kgf23364高温时温度差?t,查?阀门设计计算手册?表4-22根据tc18.085介质工作温度t设计给定c4276材料线胀系数a查?阀门设计计算手册?表4-8根据t l1/C-613.9x107螺栓计算长度L设计给定钻孔取2h+加cm4.98中法兰厚度h设计给定cm2.39垫片厚度(dp设计给定cm0.3210中法兰温度t F,0.9tC384.311螺栓温度t L,tF-?tC366.2212螺栓总截面积FlZ*F12 cm10.4713螺栓材料弹性系数El查?阀门设计计算手册?表4-8根据t li 21 2 kgf/cm1.98 x10614垫片面积Fdp3.14*Ddp*

18、 bDP2 cm3715垫片平土匀直径Ddp设计给定cm11.816垫片宽度bDP设计给定cm1.017垫片材料弹性系数Edp查?阀门设计计算手册?表 4-21i 21 2 kgf/cm3x104序 号计算数据名称符号式中 符号公式单位计算数据18螺栓拉应力(T L,Q l/ Flkgf/cm2128219平安系数ns (T s) t l/ L 3.720屈服极限( s) t lf查?阀门设计计算手册?表4-8根据t lkgf/cm24737.8结论：ns1.35,故合格序 号计算数据名称符号式中 符号公式单位计算数据1常温时比值系数nQl /(T w2 cm10.852初加温时比值系数nQl

19、/w2 cm13.23高温时比值系数nQ, l7 ct,w2 cm9.544计算载荷Q取n, n, n中最大时的Ql , Q,lQ,lkgf200695常温时螺栓计算载荷Ql见S1序号3kgf110886初加温时螺栓计算载荷Ql见S2序号1kgf200697高温时螺拴计算载荷Q L,见S3序号1kgf134248许用弯曲应力(T w查?阀门设计计算手册?表 4-3kgf/cm210209许用弯曲应力(T w(ts) tF/1.25kgf/cm2152010屈服极限(TS) tF查?阀门设计计算手册?表4-2根据tF12 kgf/cm190011中法兰温度tF见S2序号10C213.512许用弯

20、曲应力(T w取(TS) t F/1.35或(R) t F/0.9中的较小值i中2 kgf/cm140713屈服极限(TS) t F查?阀门设计计算手册?表4-2根据t fkgf/cm21631.414中法兰温度t F见S3序号10C384.315蠕义极限(T R) t f查?阀门设计计算手册?表4-2根据t fkgf/cm2794.216I -1断向为曲应力(T WIQ*Ll/W Ikgf/cm2101017力臂L1(D1-Dm)/2cm1.8序 号计算数据名称符号式中 符号公式单位计算数据18螺栓孔中央圆直径D1设计给定cm16.419中法兰根径Dm设计给定cm12.820断面系数Wi3.

21、14*Dm*h 2/63 cm35.421中法兰厚度h设计给定cm2.322H-II断向为曲应力(T WII0.4*Q*L2/W II2 kgf/cm254923力臂L2L1+(Dm-Dn)/4Cm2.3524计算内径Dn设计给定cm10.625断面系数Wii3.14*( Dm+Dn)*( Dm-Dn) 2/483 cm7.4结论：常温时(TWl(TW, o-WlI (TW故合格；初加温时 crwlcr,w, CTWIIV (T w故合格; 高温时(twIct,w, ctwIIV (T w故合格;DmJD1序 号计算数据名称符号式中 符号公式单位计算数据1I -1断面拉应力L LP*DN *Qfz4(SB-C) 3.14DN (SB-C)kgf/cm2130.52计算压力P设计给定kgf/cm2203计算内径DN设计给定cm10.64实际壁厚SB设计给定cm1.125腐蚀余量C设计给定cm0.36关闭时阀杆总轴向力Qfz见G1-1序号1kgf17997n -II断面剪应力TP*dr 上Qfz4(SB-C) 3.14dr(SB-C)kgf/cm2150.58图示dr设计给定cm6.29许用拉应力5查?阀门设计计算手册?表 4-3i 21 2 kgf/cm