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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 参考文献结果一、 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3-5) 1 L = 98 MP
2、a 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 = 7.25 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/T1973.2-1989 )；F1弹簧预加变形量，F
3、1=4 mm（设计给定）；m弹簧数量，m = 24 （设计给定）。tB=17.5mmDn = 315 mmtB= 7.25 mm设计说明与计算过程 p. Dn 2.3L-p 1.6315 2.3x98-1.6 4 1结果qMO= 1.46 MPa DJH =250 mmDMN =212 mmDMW =218 mm R = 155 mmh = 30 mm= 45q = 1.01 MPaqM = 3.47 MPaqMF =1.57 MPaq = 20 MPaqMF qM qFMT=4780001.84 / (84.583) = 177.69 NqMO = 177.6928/（2182-2122）/
4、4 = 4975.32 / 2026.33 = 1.46 MPaqM球阀最小预紧比压，qM = 1 MPa（查表5-150） 1 qMOqM ， 能确保球阀的低压密封。式中：q密封面计算比压；DJH阀座进口活塞外径，DJH =250 mm；DMN阀座密封面内径，DCH =212 mm；DMW阀座密封面外径，DMN =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) / 81
5、5530cos45= 1.01 MPa阀座总比压: qM = 1.01+2.46 = 3.47 MPa密封的必须比压: qMF = (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，qMF 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：MF阀杆端头所受的扭转剪切应力校核（MPa）；设计说明与计算过程MFs2结果设计说明与计算过程s =19392.43MQG1=65915.4 ( Nmm )MQG2=275417.9( Nm
6、 m )MQG=341333.3 ( Nm m )bT = 8 mmhT = 16 mm= 2sB-B断面的抗扭断面系数（mm3），s = WK =d3/16 - (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 MQG1 = （DMW2-DMN2）（1+COS）qMOfMRqMO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)2.460.
7、05155= 65915.4 (Nmm) MQG2=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）MFT = QT (查表5-149) 1 式中：MFT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，bT = 8 mm (设计给定)；hT填料深度，hT = 16 mm(设计给定)；系数，根据 = = 2 给
8、出估计值= 2；bt(d-t)2dbt(d-t)2d125(48-5)2483.144831644dF2hTbT1683结果DF = 45 mmQT= 1152 NMFT=25920(Nmm)fZ = 0.05dQj = 50*/ mmMZC=392.5(Nmm)MF=367645.8 (Nmm)N= 18.96 Mpab = 650 MpaL=260Mpa设计说明与计算过程DF阀杆直径，DF = 45 mm （设计给定）。所以，QT = 24581.6= 1152 N故：MFT = 1152 = 25920(Nmm)（3）轴承产生的摩擦力矩：MZC = DJH2PfZdQj其中：fZ轴承摩擦
9、因数，f Z = 0.05；dQj轴颈，dQj = 50 mm (设计给定)。所以，MZC = 2501.60.0550= 392.5 (Nmm)故：MF = 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
10、杆强度合格。45288367645.819392.43MFs4结果n =12dB =M18 F= 124626.6 (N)b = 3.75 mmM = 0.53FP = 6290.676 (N)WP =139993(N)Y = 5.0Wa =18545.625 (N)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，dB =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 = 0.785DG2P其中：DG为垫片压紧力作用中心圆直径（mm），DG =
11、 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 = 2bDGMP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 =bDGY式中：Y垫片比压（MPa），Y = 5.0（查表3-14） 1 Wa = 3.143.753155= 18545.625(N
