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1、阀门的设计原理研究一 阀体的结构形式是浮动球阀 连接形式是法兰连接 结构长度为230二 阀体厚壁的计算 球阀阀体常用整体铸，段或棒材加工而成。计算时一般把球阀的阀体当作受内压的薄壁圆筒来考虑。即当外径与内径之比小于1比2时，按薄壁计算。大于1比2时按厚壁计算。1. 薄壁阀体 中低压金属球阀阀体的强度计算通常采用薄壁容器的计算公式SbS式中 考虑附加裕量的厚度 按强度计算的厚壁 设计压力 阀体内腔的最大直径 材料的许用拉力应力 C 考虑铸，锻造偏差，工艺性和流体的腐蚀等因素的附加裕量。根据经验一般取C3-6mm。C值也可参考表6-5选取2.厚壁阀体 高压金属球阀阀体厚壁的计算公式如下 SbSb+
2、C Sb(Ko-1) 整理上式 Sb(Ko-1)+C 其中 Ko式中 -材料的许用应力。取 与 两者的较小值和-常温下材料的抗拉强度和屈服强度见表6-11表6-19nb和 n1-分别以抗拉强度为指标安全系数和以屈服强度为指标的安全系数。取nb4.25,n12.31.6 sb2.6 C5 sb7.6 D1.8DN90Sb+DN/DN1.2 按薄壁计算 选球墨铸铁QT400-15 阀体最小壁厚的规定铁制球阀的最小壁厚为9.5 三 阀体的材料是球墨铸铁QT400-15四法兰的计算 1.法兰螺栓载荷的计算 按以下两种情况进行操作情况 由于流体静压力所产生的轴向力促使法兰分开，而法兰螺栓必须克服此种端面
3、载荷，并且在垫片或接触上必须维持足够的压紧力，以保证密封。此外，螺栓还承受球体与阀座密封圈之间的密封力作用。在操作情况下，螺栓受力的载荷为WP WpF+Fr+Q0.785DoP+2+Q45643.74式中Wp-在操作情况下所需要的最小螺栓载荷 F - 总的流体惊讶轴向力 Fp - 连接接触面上总的压紧载荷 Do - 载荷作用位置处垫片的直径，当bo6.4mm时。Do等于垫片接触面的平均直径当 bo6.4mm时DO等于垫片接触面的外直径减2b b- 垫片有效密封宽度或法兰接触面压紧宽度 bo- 垫片密封基本宽度 P - 设计压力m - 垫片系数Q- 球体与阀座密封之间的密封力为保证密封和安装工艺
4、，L应满足下列条件。当PN2.5MPa时，2.7L4D1DN D2DN+2b63 b07.36.4 b06.4时 b0b b7.2 Da91.5QDmP(D1+D2)P3942.3m1.25 比压力Y2.8MPa 尺寸最大为10mmWp=F+Fp+Q45643.74(2)预紧力螺栓情况 在安装时须将螺栓拧紧而产生初始载荷，使法兰面压紧垫片。此外，螺栓还承受球体与密封圈之间的预紧力。此种情况是在大气压力和常温下进行的。在预紧螺栓承受的载荷为Wa Wa+Q1式中 Wa- 在预紧螺栓时所需的最小螺栓载荷 Y- 垫片或法兰接触面上的单位压紧载荷 Q - 球体与密封之间的预紧力 2.法兰螺栓拉应力的计算
5、 式中-法兰；螺栓的拉应力W-Wp与Wa两者中的大者A-螺栓承受应力下实际最小总截面积-螺栓材料在常温的许用拉应力3.螺栓间距与螺栓直径之比 L式中 L-螺栓间距与螺栓直径之比 Db-螺栓孔中心圆直径 Z-螺栓数量 个 dB-螺栓公称直径 为保证密封和安装工艺，L应该满足下列条件当PN2.5MPa时，2.7L5.当PN4.0MPa时，2.7L4Wa+Q6346Q1式中 qim-预紧力所必需的最小比压，qim0.1P，并保证qim2 D1,D2-阀座的内径与外径q2MPa Q11657 62.4(1) L3.55 W46124.75(2) 法兰颈的轴向应力M M式中 Mo-作用手法的总力矩 f-
6、整体法拉颈部应力校正系数当f1时f1系数按下列计算 +式中 -法兰有效厚度 eT,A-系数系数e按下列公式计算 e式中 F1-整体法兰形状系数 -法兰颈部小端有效厚度 系数T根据法兰内外直径的比值K系数A按下列公式计算 A式中 U-系数 V-整体法兰形状系数(2)法兰盘的径向应力 (3) 法兰盘的切向应力 式中Y,Z-系数3. 法兰的许用应力 上述三个应力应满足 M 式中 -法兰颈许用轴向应力 -法兰盘许用径向应力 -法兰盘许用切向应力1.251.25 1.25 1.5FD0.785DPFT-F-FD12454.546FGW-F22265.75SDS+0.525.75S20.5ST33.37
7、SG26.75 +1.35 f1 M4023.44e0.25K2.84 T1.25 Z1.28 Y1.97 U2.17A5348.2565.8320.73法兰密封结构的设计垫片上最大比压qmax为 qmax式中 Dm-平均直径 Dm14.25因 b。代入上式。并整理得 b2.紧固件材料的选用 紧固件(包括螺栓，双头螺栓和螺母)选用的材料必须保证在使用条件下有足够的强度与冲韧性螺栓40钢 螺母35钢五球阀阀杆强度的计算 端面处的扭转应力 式中 Mm-阀座密封面与球体间的摩擦转矩 -材料的许用力 W-断面的抗扭转断面系数 I 对于矩形断面 W0.9aba4974.4125 a8.5 b9式中 D-阀杆头部凸肩的直径 d-阀杆直径 H-阀杆头部凸肩的高度 P-流体工作压力 -材料的许用剪切应力上式中流体压力的作用面积按平均直径计算 II 断面处扭转应力的计算 浮动球球阀的转矩M按下列计算 MMm+Mt+Mo式中 Mm-球体与阀座密封面间的摩擦转矩 Mt-阀杆与填料的摩擦转矩 Mo-阀杆台肩与止推垫肩的摩擦转矩 MmFr FN N r取半径的平均值rMm简化计算 Mm Mt0.623464.22 MomdH24764.75式中m-系数 m ， m取决于球体转动的角度d-球体的通经-流体的重量H-阀的总压差HHo+V-流速MMm+Mt+Mo76463.7636.854
