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闸阀设计与计算的基本内容

闸阀设计与计算的基本内容

一、设计输入

即设计任务书。应明确阀门的具体参数(公称通径、公称压力、温度、介质、驱动方式等),使用的条件和要求(如室内或室外安装、启闭频率等)及相关执行的标准(产品的设计与制造、结构长度、连接型式、产品的检验与试验等)

二、确定阀门的主体材料

应根据设计输入的参数,经综合考虑后确定适用的阀门主体材料。

三、确定阀门承压件的制造工艺方法(铸造、锻造、焊接、铸焊……)

四、确定阀门总体结构型式(即方案设计),为便于讲解,本节内容按明杆,楔式,蝶型开口阀盖,代中法兰,填料压紧的结构设计。

五、确定阀门的结构长度和连接尺寸

六、确定阀体阀座处的流通通道尺寸

七、闸阀的设计与计算

此部份很关键,属于技术设计范畴,应边计算边绘制总图。

1.承压件壁厚的计算

2.密封副的总作用力和比压的计算

3.阀体与阀盖的连接型式和密封结构的确定

4.阀杆的强度计算

5.闸板的强度计算

6.中法兰的强度计算

7.阀盖的强度计算

8.支架的强度计算

9.阀杆螺母的强度计算

10.填料压盖的强度计算

11.活节螺栓的强度计算

12.销轴的强度计算

13.选配电动或气动传动装置及确定手动传动手轮的直径

14.阀门流量系数的计算

7.1承压件壁厚的计算

承压件壁厚的确定方法有以下三种,即查表法,插入法和计算法。

7.1.1查表法

若设计输入明确规定了是标准阀门,并且其参数在相应标准规定范围内时,可按指定的相应标准规定的值查出。

7.1.2插入法

此种情况,适用于设计输入的参数与标准内容的规定值不一致的情况下,亦即不能按设计输入的参数值在标准中直接查出

此时,可按下述方法进行插入计算:

()N N1m m1m2m1N2N1

P P t t t t P P -=+-- 式中:t m :需计算和确定的承压件壁厚

t m1:查P N1时的壁厚

t m2:查P N2时的壁厚

P N1:公称压力的小值

P N2:公称压力的大值

7.1.3计算法:

1、计算壁厚的原则

1)对脆性材料和塑性材料,其适用的公式不同

2)对薄壁容器和厚壁容器,其适用的公式也不同,一般以计算处的外径(D )和内径(d )之比来区分:

当D /d ≤1.2时,为薄壁容器

D /d >1.2时,为厚壁容器

3)计算时,应以承压件最大内腔尺寸为依据,一般以阀门通道内径为基准计算

4)承压件形状不同,应按不同的公式进行计算

5)阀体与阀盖的壁厚可取同一值。

2、计算壁厚的方法:

目前,承压件壁厚的计算方法基本上分为我国和国外计算法(若无明确规定以下内容均按薄壁容器计算)。

1)国内计算公式:

对圆筒型和腰鼓型承压件:

[]L N 2.3P D t C P

σ=+- 式中:P :设计压力 取PN (MPa )

D N :计算处的内径 (mm )

[σL ]:许用拉应力 (MPa )

C :附加余量 (mm )

对球型承压件:

[]

L 2P R t C σ=+ 对非圆筒型承压件:(略)

2)国外计算公式

国际上公认的权威计算公式为ANSI B16.34规定的计算法

Pc d 1.52 1.2Pc t C S ??=+ ?-??

式中:t :计算处的壁厚 (in )

P C :用Psi 表示的压力等级符号,用相应的磅级值例150磅级用150Psi 代入

d :计算处的内径 (in )

S :应力系数 取S=7000Psi

C :附加余量,由设计考虑各种因素后的附加值

3)为了与国外的计算公式统一,我国对ANSI B16.34的公式按国际计量单位进行换算

1N N 1N P D 1.52 1.2P k t C S k ??=+ ?-??

式中:P N :公称压力 (MPa )

D N :计算处的内径 (mm )

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