截止阀设计计算说明

截止阀设计计算书(J41H-64C-DN200)编制:刘斌文审核:王学敏上海上冶阀门制造有限公司目录一、壳体最小壁厚验算………………………………………………………1二、密封面上总作用力及比压…………………………………………1三、中法兰螺栓强度验算…………………………………………………..3四、阀体中法兰强度验算……………………………………………………6五、阀杆强度验算……………………………………………………………….1六、阀瓣强度验算……………………………………………………………….1参考文献一、壳体最小壁厚验算1、设计给定tB=19mm（参照GB/T12235-2008）2、按第四强度理论验算tB’='2.3LpdCP(见实用阀门设计手册表5-78)式中：tB’—考虑腐蚀裕量后阀体壁厚(mm)P—设计压力（MPa），取公称压力PNP=6.4MPad’—阀体中腔最大内径(mm)d’=200(设计给定)[σL]t—425℃阀体材料的许用拉应力（MPa）查表（设3-3）知[σL]t=51MPaC—考虑铸造偏差，工艺性和介质腐蚀等因素而附加的裕量（mm）tB’=+C因tB’-C=11.54,参照表（设5-79）,C取3mmtB’=11.54+3=14.54mm显然tBtB’，故阀体最小壁厚满足要求二，密封面总作用力及比压计算1.截止阀密封面比压按《阀门设计手书》式4-106()MZQqdbmbmMZQ—阀座密封面上总作用力（N）d—密封面内径（mm），bm—密封面宽度MZMFMJQQQ式4-107设计说明与计算过程结果tB=19mmtB’=14.54mm6.4×2002.3×51-6.4设计说明与计算过程结果MFQ—介质密封力（N），MJQ—密封面上介质力（N）MFQ计算如下MFQ=()mmMFdbbq=3.14×（160+30）×30×6.5=116337NMFq—密封面必需比压查《实用阀门手册》3-21得MFq=6.5MPa计算如下MJQ=20.785()dbmp=0.785×（160+30）×（160+30）×6.4=181366.4NMZQ=116337+181366.4=297703.4Nq=297703.4/17989=16.5MPa查《实用阀门设计手册》表3-22得知密封材料许用比压[q]为250MPa因6.516.5250所以MFqq[q]为合格三，中法兰螺栓强度校核3、设计时给定：螺栓数量n=12螺栓名义直径d=M274、栓载荷计算（1）操作状态下螺栓载荷(N)FG=F’FZ+FDJ（见设5-115）式中FG—在操作状态下螺栓所受载荷（N）MFQ=116337NMFq=6.5MPaMJQ=181366.4NMZQ=297703.4Nq=16.5MPa[q]=250MPa1F’FZ—流体静压总轴向力（N）F’FZ=0.785DDP2P其中DDP为垫片压紧力作用中心圆直径(mm)DDP=220+30=250mm（设计给定）F’FZ=0.785×2502×6.4=314000NFDJ—操作状态下需要的最小垫片压紧力（N）FDJ=2πbDDPmP其中b=bo（垫片基本密封宽度mm）b=bo=20mm(设计给定)m为垫片系数,m=2.5(查表3-32)FDJ=2×3.14×20×250×2.5×6.4=502400NFG=314000+502400=816400N（2）预紧状态下螺栓所受载荷FYJ（N）FYJ=πbDDPqYJ式中：qYJ—垫片比压（MPa）qYJ=31.7MPa(查表3-32)FYJ=π×20×270×31.7=537505.2N3、螺栓面积计算（1）操作状态下需要的最小螺栓截面积(mm2)Ap=FG/[б]t式中：[б]t—425℃下螺栓材料的许用应力（MPa）[б]t=137（MPa）(查表3-9)Ap=816400/137=5959mm2（2）预紧状态下需要的最小螺栓截面积（mm2）Aa=FYJ/[б]设计说明与计算过程F’FZ=314000NFDJ=502400NFG=816400NFYJ=537505.2NAp=5959mm2结果2式中：[б]—常温下螺栓材料的许用应力（MPa）查表[б]=[б]t=137MPaAa=537505.2/137=3923.4mm2（3）设计时给定的螺栓总截面积Ab=ndmin2=×12×272=6867.2mm2（4）比较：需要的螺栓总截面积Am=max（Aa，Ap）=5959mm2显然AbAm故：螺栓强度校核合格四、中法兰厚度验算te’=2211.35nWbxabn式中：te’—计算的法兰厚度（mm）X—螺栓中心到法兰根部的距离（mm）X=25(设计给定)[б1]—材料径向许用弯曲应力（MPa）[б1]=61MPa(查表3-3)an—垫片压紧力作用中心长轴半径（mm）an=125mm(设计给定)bn—垫片压紧力作用中心短轴半径（mm）bn=125mm(设计给定)Wb—螺栓综合力据前页计算得出为816400Nte’=221.358164002561125125=42.5mm设计给定te=45mm故中法兰厚度设计满足要求设计说明与计算过程Aa=3923.4mm2Ab=6867.2mm2Am=5959mm2te’=42.5mmte=45mmn结果34五阀杆强度验算1.拉压应力校核：FZQF按《阀门设计手册》4-244—阀杆所受的拉压应力(N)FZQ—阀杆总轴向力(N)sinFZMFMJTLQQQQ（式4-141）MFQ—密封面上形成密封比压所需轴向力(N)MJQ—关闭时作用在阀瓣上的介质力(N)TQ—阀杆与填料间的摩擦力(N)L—阀杆螺纹升角3.38度查表4-85F—阀杆最小截面积（mm2）—材料许用拉应力MPa查表3-7，得知为150MPa1）MFQ=mpmMFDbq（4-142mpD—阀座密封面的平均直径（mm）204mmmb—阀座密封面宽度（mm）6mm设计给定MFq—密封必需比压MFq=12MPa表4-65（mm）L—阀杆螺纹升角MFQ=3.14×204×6×12=46120.3N2）MJQ=20.785mpDp=0.785×41616×6.4=209078.8N设计说明与计算过程结果结果3）TQ=FTTdhp=3.14×44×100×0.21×6.4=18568.7NFd—阀杆直径（mm）44mmTh—填料层总高度mmT—摩擦系数，石墨=0.21FZQ=46120.3+209078.8+18568.7（sin3.38）=256374.7N所以=25637.4/（0.785×240）=20.41MPa得知=150MPa，故为合格五阀瓣强度验算1.I-I断面处剪应力τ[τ][τ]—许用剪应力查《实用阀门设计手册》表3-5得知[τ]=70MPaτ=()BQMFQMJdtCd—阀瓣孔直径，80mm（设计给定）tB—阀瓣实际厚度，53mm（设计给定）C—腐蚀裕取3mm见表5-79τ=（46120.3+209078.8）/（3.14*80*（53-3））=20.3MPa20.370MPa,所以τ[τ]，为合格设计说明与计算过程结果62.II-II断面处剪应力σw[σw][σw]—许用弯曲应力查《实用阀门设计手册》表3-5得知[σw]=140MPaσw=2()BQMFQMJtCσw=（46120.3+209078.8）/（50*50）=102MPa102140MPa,所以σw[σw]，为合格参考文献《阀门设计手册》机械工业出版社《实用阀门设计册》机械工业出版社《机械设计手册》化学工业出版社设计说明与计算过程结果