1、 NO: SJ/Q01-09球阀设计计算说明书（200Q347F-16C）编制: 审核：阀 门 有 限 公 司目录一、壳体壁厚 SB 验算 1二、密封面上总作用力及计算比压 1三、阀杆头部强度验算 2四、中法兰螺栓强度较核 5参考文献 1一、壳体壁厚 SB（mm）验算。1、从表(9-37) 1 查出 BS 5351-1999 标准中的最小壁厚10，参考取 tB 取 17.5mm，(阀座底角)2、壳体壁厚 t 计算：(据手册表 5-74 t 计算) 1 t B = +C式中：p计算压力，P=PN=1.6 MPa (设计给定)Dn计算内径，Dn = 315 mm。 L材料许用拉应力。(查手册表 3
2、-5) 1 L = 98 MPa C考虑工艺性和介质腐蚀等因素而附加的裕量（mm） 。t B = + C因 t B C = 2.25 (参照表 4-14) 3 C 取 5 mmt B = 2.25 + 5 = 725 mm显然 tB tB故：阀体最小壁厚满足要求。二、密封面上总作用力及计算比压。(表 5-167) 1 q = P(DJH2-0.6DMN2-0.4DMW2)/8Rh cos1、浮动套阀座的预紧比压。qMO = FMTm / (DMW2-DMN2) FMT螺旋弹簧预紧力 ,(表 5-89 FMT =F1Gd4/8nD23 ) 2 G = 78000 MPa ( 查 GB/T1973
3、.2-1989 )；F1弹簧预加变形量， F1=4 mm（设计给定） ；m弹簧数量，m = 24 （设计给定） 。设计说明与计算过程 结果tB=17.5mmDn = 315 mmtB= 7.25 mm结果1.6315 2.3x98-1.6 p. Dn 2.3 L-p42FMT=4780001.84 / (84.583) = 177.69 NqMO = 177.6928/（218 2-2122）/4 = 4975.32 / 2026.33 = 1.46 MPaqM球 阀 最 小 预 紧 比 压 ， qM = 1 MPa（ 查 表 5-150） 1 qMOq M ， 能确保球阀的低压密封。式中：q
4、密封面计算比压；DJH阀座进口活塞外径，D JH =250 mm ；DMN阀座密封面内径，D CH =212 mm；DMW阀座密封面外径，D MN =218 mm；R球体半径，R = 155 mm（设计给定） ；h轴承高度，h = 30 mm（设计给定） 球体与密封圈接触点与通道轴法向夹角，= 45 （设计给定） ；P设 计 压 力 ， 在 这 里 取 公 称 压 力 ， PN=1.6 MPaq =1.6(2502- 0.62122 - 0.42182) / 815530cos45= 1.01 MPa阀座总比压: qM = 1.01+2.46 = 3.47 MPa密封的必须比压: q MF =
5、 (1.8+0.9PN) /(bM /10)1/2= 1.57 MPa (表 3-13 ) 1 又因 q = 20 MPa（查表 4-66） 3 所以，q MF qM q 故：密封面比压合格。三、阀杆头部强度验算：阀杆端头扭转剪切应力按下式校核： N = N （见设 P457） 3 式中：M F阀杆端头所受的扭转剪切应力校核（M Pa） ；设计说明与计算过程qMO= 1.46 MPa DJH =250 mmDMN =212 mmDMW =218 mm R = 155 mmh = 30 mm= 45 q = 1.01 MPaqM = 3.47 MPaqMF =1.57 MPaq = 20 MPa
6、qMF q M q设计说明与计算过程 结果MFs3sB-B 断面的抗扭断面系数（mm 3） ，s = WK =d 3/16 - (表 15-22) 3 = -= 19392.43MF = MQG+MFT+MZC (查表 5-151) 1 （1） MQG固定球球阀的球体与阀座密封面间的摩擦力矩：MQG = MQG1+MQG2 M QG1 = （D MW2-DMN2） （1+COS）q MOfMRqMO球体最小预紧比压， qMO=2.46 MPafm球 体 与 密 封 圈 间 摩 擦 因 数 ， fm=0.05(查 表 5-15) 1 MQG1 = (2182-2122)(1+COS45)2.46
7、0.05155= 65915.4 (Nmm) M QG2= PfMR(DJH2-0.5DMN2-0.5DMW2)/8 COS= 1.62.460.05155(2502-0.52122-0.52182) / 8COS45= 275417.9(Nmm)所以， MQG = MQG1 + MQG2= 65915.4+ 275417.9= 341333.3 (Nmm)（2）M FT = QT (查表 5-149) 1 式中：M FT填料与阀杆间摩擦力矩；QT阀杆与填料摩擦力矩， QT = dFbTP；bT填料宽度，b T = 8 mm (设计给定)；hT填料深度，h T = 16 mm(设计给定)； 系
8、 数 ，根 据 = = 2 给 出 估 计 值 = 2；s =19392.43MQG1=65915.4( Nmm )MQG2=275417.9( Nm m )MQG=341333.3 ( Nm m )bT = 8 mmhT = 16 mm = 2结果44dF2hTbT168bt(d-t)2d3.1448316125(48-5)2484DF阀杆直径，D F = 45 mm （设计给定） 。所以，Q T = 24581.6= 1152 N故：M FT = 1152 = 25920(Nmm)（3）轴承产生的摩擦力矩：MZC = DJH2PfZdQj其中：f Z轴承摩擦因数，f Z = 0.05；dQ
9、j轴颈，d Qj = 50 mm (设计给定) 。所以，M ZC = 2501.60.0550= 392.5 (Nmm)故：M F = 341333.3+ 25920+392.5= 367645.8 (Nmm)故所以， N = = 18.96 Mpa因 N =145 MPa (查表 3-7 ) 1 又因，材料 2Cr13 的最小抗拉强度，b = 650 Mpa (查表 3-6 ) 1 L = 650 / 2.5 = 260 MPa所以， N =（0.50.6 ） 260= 130156 Mpa因 N = 18.96Mpa N = 130156 Mpa所以符合 N = N 的条件。故：阀杆强度合
10、格。设计说明与计算过程DF = 45 mmQT= 1152 NMFT=25920(Nmm)fZ = 0.05dQj = 50*/ mmMZC=392.5(Nmm)MF=367645.8 (Nmm) N= 18.96 Mpab = 650 Mpa L=260Mpa结果45288367645.819392.43MFs5四、中法兰螺栓强度校核。1、设计时给定：螺栓数量，n =12螺栓名义直径，d B =M182、螺栓载荷计算：（1）操作状态下螺栓载荷（N）：WP = F + FP （见设 P368） 3 式中：WP在操作状态下螺栓所受载荷（N） ，F流体静压总轴向力（ N） ，F = 0.785DG
11、2P其中：D G 为垫片压紧力作用中心圆直径（mm） ，DG = 315 mm (设计给定)F = 0.78531521.6= 124626.6 (N)FP操作状态下需要的最小垫片压紧力（N） ，FP = 2bD GMP其中：b = bo (垫片基本密封宽度) ，b = bo = 3.75 mm（查表 4-18） 3 M垫片系数，M = 0.53(查表 4-17) 3 FP = 23.143.753150.531.6= 6290.676 (N)WP = 133482.66+6510.35= 139993. (N)（2）预紧状态下螺栓所受载荷 Wa（N） 。Wa =bD GY式中：Y垫片比压（M
12、Pa） ，Y = 5.0（查表 3-14） 1 Wa = 3.143.753155= 18545.625(N)设计说明与计算过程n =12dB =M18F= 124626.6 (N)b = 3.75 mmM = 0.53FP = 6290.676 (N)WP =139993(N)Y = 5.0Wa =18545.625 (N)结果6参考文献3、螺栓面积计算：（1）操作状态下需要的最小螺栓截面积（mm 2）AP = （见设 P368） 3 式中： t200下螺栓材料的许用应力， t = 215（MPa）(见设表 3-9 P697) 1 AP = = 651.13 mm2（2）预紧状态下需要的最小
13、螺栓截面积，Aa =式中： 常温下螺栓材料的许用应力（MPa ） ， = t = 215 MPaAa = = 86.27 mm2（3）设计时给定的螺栓总截面积，Ab = ndmin2= 12(18-2.5)2= 2263 mm2（4）比较：需要的螺栓总截面积，AM = max (Aa,Ap)= 651.13 mm2因为 Ab =2263 mm2,AM = 651.13 mm2所以，A bA M故：螺栓强度校核合格。设计说明与计算过程AP = 651.13 mm2 = 215 MPaAa = 86.27 mm2Ab= 7543 mm2AM = 651.13mm2139993215Wa18545.625215Wp t441 陆培文主编，阀门实用设计手册，第 2 版北京：机械工业出版社 2007.42 杨源泉主编,阀门设计手册,第 1 版北京：机械工业出版社 1992.123 杨源泉主编,阀门设计手册,第 2 版北京：机械工业出版社 1995.54 徐灏主编,机械设计手册,第 1 卷北京：机械工业出版社 1995.125 虞莲莲、曾正明主编,实用钢铁材料手册 第 1 版,第 2 次印刷北京：机械工业出版社 2002.57
