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1、YJZ-11BJ44型法兰式截止阀设计摘 要测量管路截止阀是用途非常广泛的机械产品，它主要用于各种流体工程系统的管道上。适用于石油、化工、轻工、电力、医药、冶金、航空等装置的自动控制系统中，是目前应用最普遍的新一代阀门。随着国民经济的快速发展，各个行业对阀门的要求也进一步提高。表现在阀门使用的密封性，压力要求更高。因此我们针对目前常用的普通阀门，研究一种新型的YZJ-11BJ44法兰式截止阀。该阀门主要由阀体，阀杆，筒体，阀瓣，密封件，紧固件，法兰，手轮和压盖组成。由于其主要零件与流体直接接触，因此在阀门设计时不紧要考虑机械强度，制造工艺和磨损等问题，还要考虑流体的物理化学作用和流体动力，热力
2、，压力的作用所产生的问题。本文论述了YZJ-11BJ44型法兰截止阀设计的全过程，介绍了机械产品的设计时需注意的事项，提出了阀门材料的选择。关键词： 法兰，高压，截止阀摘 要11 前言41.1课题来源及研究意义512应解决的主要问题513国内外发展趋势与研究方向62 法兰式截止阀设计计算82.1设计方案分析82.1.1初步设计102.1.2技术设计112.1.3工作图设计112.2阀体的设计和计算122.2.1阀体设计的基本内容122.2.2阀体的结构设计122.2.3阀体壁厚及其计算152.2.4 阀体中法兰的设计与计算162.2.5截止阀密封面的选择及比压计算182.2.6 截止阀阀瓣的设
3、计及强度校核202.3截止阀的密封设计302.3.1阀盖与阀体间的密封302.3.2阀杆填料处密封313 截止阀的检验353.1截止阀的压力试验353.2截止阀的安装使用和维护保养364 结 论38谢辞39参考文献401 前言阀门时流体输送系统的控制元件，而且没有比采用阀门更好的其它方法了。随着人们对阀门使用的越来越多，对阀门的要求也越来越高。本设计针对人们的需要为YZJ-11BJ44法兰截止阀。众所周知，由于现代社会的进步，能源的作用越发显得重要，石油作为一重要能源，其在国民经济的发展中依然起着主导作用。而随着我国石油工业的发展，在井口装置和采油树中，闸阀的使用相当的频繁。但它存在一系列底缺
4、点，如它需要采用填料密封，这形成了泄露的根源，另外它的行程较长，与阀的密封件的摩擦使其寿命也受到了极大的限制。与闸阀相比，截止阀的显著优点是阀瓣的行程小，仅为闸阀行程的1/4，具有非常可靠的切断动作，使得这种阀门非常适合作为介质的切断或调节及节流使用。这就有可能采用波纹管来密封阀杆与阀盖之间的连接，有效的控制了阀的泄露问题，为截止阀的发展奠定了基础。多数高压截止阀不采用平衡式，且不使用手轮控制，而以电磁，气动，液动控制，这在一定程度上解决了启闭力矩的问题。且当主要控制方式失效，手轮便被作为备用操作方式。这样的设计便于实现电气化控制，但若主控失效，手轮的操作便会是极不方便的一种方式，因此解决阀门
5、的启闭力矩过大问题势在必行。1.1课题来源及研究意义截止阀是油田井口装置的重要部件之一，在其他行业应用也相当广泛。截止阀的阀瓣一旦从关闭位置移开，它的阀座和阀瓣密封面之间就不在有接触，因而它的密封面机械磨损很小，故其密封性能是很好的。大部分截止阀的阀座和阀瓣比较容易修理或更换，而且在修理或更换密封元件时无需把整个阀门从管线上拆卸下来，这在阀门和管线焊成一体的场合时非常适用的。由于介质通过此类阀门的流动方向发生了变化，因此截止阀的最小流阻也较高于大多数其他类型的阀门。然而，根据阀体结构和阀杆相对于进，出口通道的布局，这种状况是可以改善的。同时，由于截止阀阀瓣开与关之间行程小，密封面又能承受多次启
6、闭，因此它很适合用于需要频繁开关的场合。截止阀可用于大部分介质流程系统中。已研制出满足石化，电力，冶金，城建，化工的部门各种用途的多种形式的截止阀。12应解决的主要问题 截止阀的结构形式，外形尺寸，流体流动方向。阀杆形状及其尺寸，阀瓣形状，阀座形状，阀杆的动密封形式，密封件的尺寸，手轮形状，尺寸设计，并对重要零件的强度进行校核，把现代设计方法运用于YZJ-11BJ44YZJ-11BJ44法兰截止阀的结构设计中，掌握截止阀的工作原理，结构设计及计算方法，并能够用计算机辅助手段完成平衡式截止阀的设计。13国内外发展趋势与研究方向 我国阀门工业的起步较晚。在20世纪60年代开始研制单座阀，双座阀等产
7、品，主要是仿制前苏联的产品。由于机械工业落后，机械加工精度低，因此产品泄露量较大，但尚能满足当时工业生产过程的一般控制要求。70年代开始，随着工业生产规模的扩大，工业过程控制要求的提高，一些控制阀产品已不能适应生产过程控制的要求，例如对高压力，高压降，低温，高温和腐蚀等介质的控制要求。为此，一些大型石油化工企业在引进设备的同时，也引进了一些控制阀，例如带平衡芯的套筒阀，偏心旋转阀等，为国内的控制阀制造厂商指明了开发方向。因此，70年代后期，一些制造厂已开始仿制偏心旋转阀等产品。80年代开始，随着我国改革开放政策的贯彻和落实，一些控制阀制造厂引进了国外著名控制阀门厂商的技术和产品，使我国控制阀产
8、品的品种和质量得到明显提高。21世纪初，采用现场总线技术的控制阀产品问世，国外一些现场总线的控制阀和相关的产品，例如职能阀门定位器等，开始在国内一些新建工程中应用，国内一些厂商也开始研制有关产品。目前已能生产门类齐全阀门12大类，3000多个型号，40000多个规格的阀门产品，广泛应用与人民生活，工农业生产，海洋石油，油气，运输，城市建设，航天技术和核工业中，产品质量不断提高，使用寿命越来越长，阀门维修期已从过去的几个星期延长到1年半以上，合格品率答90%以上，阀门长期存在的“一跑二漏”现象已有明显好转；工艺装备水平不断进步，无论机加工和热加工工艺都已引进国外先进技术。国外通用阀门技术水平较高
9、，发展速度快，主要表现在：阀门向大型化，高参数化，自动化和成套化方向发展，产品系列不断增加，新产品质量水平高，密封可靠，寿命长；阀门研究专业化，拥有科研测试基地，可以进行热态性能，耐磨，抗震，防火，可靠性等多种试验，可以对产品进行多方面性能测试。 国外市场近几年十分活跃，竞争相当激烈。东亚和东南亚的阀门进出口增长迅速，北美的欧共体等发达国家间的市场贸易持续发展，德国，意大利，日本，中国等国家和地区的出口扩大，美国，英国，法国等国家进口的高速增长，形成了国际阀门市场繁荣的支撑点，再者由于世界经济进一步国际化，跨国公司将不断推动国际阀门市场的发展国际贸易地区化势必成为另一大特点。目前，尽管我国阀门
10、行业各生产厂家正逐步加大科研和开发力度，但产品技术上的落伍，使得竞争不得力，生产的阀门品种仅能满足市场需求的70%左右。短缺的低压大口径阀门及产需矛盾在品种和材质上的高中低压阀门，还有待开发的新产品，都需要我国阀门企业去研究，开发，拓展。市场的竞争，永远是优胜劣汰。加快产品结构的调整，技术的更新，新品的开发，品牌的创立等等是企业自身生存，发展，占领国内外市场的根基。2 法兰式截止阀设计计算2.1设计方案分析阀门作为管道系统中的一个重要组成部分，应保证安全可靠地执行管道系统对阀门提出的使用要求。因此，阀门设计必须满足工作介质的压力，温度，腐蚀，流体特性以及操作，制造，安装，维修等方面对阀门安全提
11、出的全部要求。阀门设计必须明确给定技术要求数据，即“设计任务书”，在此基础上方可正确完成设计。下列数据是阀门设计所必须具备的基本数据：（1） 介质的工作压力：6.4MPa；（2） 介质的工作温度：高温；（3） 适用于无腐蚀性，非易燃易爆，无毒性，液态介质；（4） 公称通径：DN10mm（5） 结构长度：170mm；（6） 与管道的连接方式：法兰式；（7） 阀门的操作方法：手柄。（8） YZJ-11BJ44法兰截止阀实体图如图2.1所示图 2.1 YZJ-11BJ44法兰截止阀实体图在阀门技术设计和工作设计时应当掌握数据和技术要求有；（1） 阀门的流通能力和流体的阻力系数；（2） 阀门的启闭速度
12、，启闭次数；（3） 驱动装置能源性质（交流电或直流电，电压，空气压力等）；（4） 阀门工作环境及其保养条件（是否防暴，是否热带气候条件等）；（5） 外形尺寸的限制；（6） 重量的限制；（7） 抗震要求。图 2.2 YZJ-11BJ44法兰截止阀外形尺寸机械产品，包括阀门产品的设计程序，目前世界各国基本上采用典型的“三段设计法”，既设计程序划分为：初步设计，技术设计，工作图设计三个阶段。2.1.1初步设计初步设计是为研究，确定产品的最佳设计方案而进行的工作。初步设计又称为“方案设计”和“编制技术任务书阶段”等。初步设计阶段的工作内容为：（1） 编制“技术任务书”（或“技术建议书”）；（2） 绘制
13、方案略图和草图；（3） 提出“研究实验大纲”和编制“研究实验报告”。2.1.2技术设计技术设计是根据已批准的初步设计进一步设计，计算产品及其组成部分的结构，并绘制产品总图及主要零件装配图。技术设计阶段的工作内容是：（1） 绘制产品总图及主要部件装配图；（2） 完成设计计算书；（3） 编写技术经济分析报告。2.1.3工作图设计工作图设计是根据技术设计绘制全部工作图样和编制必须的设计文件。工作图设计阶段的工作内容为：（1） 编写设计文件目录和图样目录；（2） 编写明细表和各种汇总表；（3） 绘制零件图，部件装配图和总装配图；（4） 编制技术条件；（5） 编写试制鉴定大纲；（6） 编写包装设计图样及
14、文件；（7） 编写使用说明书及阀门出厂文件；（8） 按标准化审查报告审查并编写出报告。以上各阶段的工作内容可根据部件产品的复杂程度。设计工作基础等做出适当调整，合并。2.2阀体的设计和计算2.2.1阀体设计的基本内容 阀体设计的基本内容有：（1）确定阀体材料 根据工作介质的性质确定合适的材料，保证材料具有足够的耐蚀性，并具有可靠的强度和刚度。（2）确定阀体的制造方法及结构形式根据阀门的总体设计，安装要求和材料工艺性能确定阀体的制造方法及结构形式。（3）确定阀体的结构长度和链接尺寸根据阀门公称通径和压力等级，结构长度，连接尺寸的有关标准或规定，确定阀体的结构长度和连接尺寸。（4）确定阀体的流动通
15、道根据阀门的流通能力和流体阻力系数要求，确定合适的工作介质流动通道。2.2.2阀体的结构设计 结构设计与计算包括以下内容：（1） 阀座密封结构设计与计算；（2） 阀体与阀盖连接和密封结构设计与计算；（3） 启闭件导向结构设计；（4） 为增强阀体的强度，刚度的结构设计；（5） 阀体壁厚的设计与计算。由于阀门有多种类型，同类型的阀门结构形式又分成许多类别，因此，阀体的形状千变万化，尽管如此，由于阀体在受力和功能方面基本相似，故在结构上也有共性，在此将介绍阀体结构设计中最具代表性的截止阀的结构设计。截止阀阀体实体图2.3所示图2.3 截止阀阀体截止阀阀体结构设计截止阀阀体结构设计的原则适用于节流阀，调节阀，安全阀，减压阀，柱塞阀及止回阀等阀体的结构设计。1. 阀体的流道 截止阀阀体的流道为直通式，如图2.4图2.4 直通式阀体流道形式阀体流道设计的原则如下：（1） 阀体端口必须为圆形，介质流道应尽可能设计成直线形或流线形。尽可能避免介质流动方向的突然改变和通道形状和截面积的急剧变化，
