電動蝶閥D943H-16C的設(shè)計

1、浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 課題名稱： 電動蝶閥D943H-16C的設(shè)計專 業(yè)： 機電一體化技術(shù)班 級： 機電0703班姓 名： 林鳳彬?qū)W 號： 0710404344指導(dǎo)教師： 姜 明教師職稱： 講 師完成時間 2010年01月16日論文題目： 電動蝶閥D943H-16C的設(shè)計 專 業(yè)： 機電一體化 學 生： 林鳳彬 （簽名） 指導(dǎo)教師： 姜明 （簽名） 摘 要閥門是國民經(jīng)濟建設(shè)中使用極廣泛的一種機械產(chǎn)品。隨著我國改革開放、建立社會主義市場經(jīng)濟和開展對外貿(mào)易的需要，在石油、天然氣、煤炭、冶金和礦石的開采、提煉加工和管道輸送系統(tǒng)中；在石油化工、化工產(chǎn)品，醫(yī)藥和食品生產(chǎn)系統(tǒng)中；在水電、火

2、電和核電的電力生產(chǎn)系統(tǒng)中；在城建的給排水、供熱和供氣系統(tǒng)中；在冶金生產(chǎn)系統(tǒng)中；在船舶、車輛、飛機、航天以及各種運動機械的使用流體系統(tǒng)中；在國防生產(chǎn)以及新技術(shù)領(lǐng)域里；在農(nóng)業(yè)排灌系統(tǒng)中都需要大量的閥門新品種。隨著防腐合成橡膠和聚四氟乙烯的應(yīng)用，蝶閥的性能得以提高，并滿足于不同的工況條件。近十幾年來，金屬密封蝶閥發(fā)展迅速，隨著耐高溫、耐低溫、耐強腐蝕、耐強沖蝕、高強度合金材料在蝶閥中的應(yīng)用，使金屬密封蝶閥在高溫、低溫、強沖蝕等工況條件下得到廣泛的應(yīng)用，并部分取代了截止閥、閘閥和球閥。本次畢業(yè)設(shè)計，我設(shè)計的是電動蝶閥，在設(shè)計中，考慮到了蝶閥組成和工作原理。按照蝶閥的組成，將他分成幾部分來設(shè)計。設(shè)計中考

3、慮到了閥桿的設(shè)計，他的強度決定了蝶閥的使用壽命，閥體的壁厚決定了他能承受多大的壓力，以便更好的將他應(yīng)用了管道的安裝中。電動蝶閥不同于手動蝶閥，他們的驅(qū)動裝置不同，電動裝置動力源廣泛，操作迅捷的特點，并且容易滿足各種控制要求。關(guān)鍵詞：閥門、蝶閥、電動密封蝶閥目 錄1.蝶閥概述 12.蝶閥的分類 22.1中心密封蝶閥 32.2單偏心密封蝶閥 32.3雙偏心密封蝶閥 32.4 三偏心密封蝶閥 43.蝶閥的工作原理 44.閥門的形式和主要規(guī)格4 4.1閥門的型號編制45.電動蝶閥的工作原理和結(jié)構(gòu)組成 55.1閥體 65.2閥蓋 75.3閥板75.4閥座 6 5.5閥桿 85.6傳動機構(gòu) 86.蝶閥的重

4、要零件設(shè)計計算 86.1電動裝置的設(shè)計86.2電動蝶閥的結(jié)構(gòu)與標準116.3電動碟閥的設(shè)計116.4壁厚計算與校核126.5密封比壓計算136.6閥桿強度校核 146.7填料壓蓋的設(shè)計設(shè)計計算166.8蝶板的設(shè)計計算 186.9蝶閥結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性206.10驅(qū)動裝置的原理 206.11 機構(gòu)設(shè)計與安裝21結(jié)束語 22參考文獻 231.蝶閥概述蝶閥又叫翻板閥,是一種結(jié)構(gòu)簡單的調(diào)節(jié)閥，同時也可用于低壓管道介質(zhì)的開關(guān)控制。蝶閥(英文：butterfly valve)是指關(guān)閉件(閥瓣或蝶板)為圓盤，圍繞閥軸旋轉(zhuǎn)來達到開啟與關(guān)閉的一種閥，在管道上主要起切斷和節(jié)流用。蝶閥啟閉件是一個圓盤形的蝶板，在閥體

5、內(nèi)繞其自身的軸線旋轉(zhuǎn)，從而達到啟閉或調(diào)節(jié)的目的。蝶閥全開到全關(guān)通常是小于90° ，蝶閥和蝶桿本身沒有自鎖能力，為了蝶板的定位，要在閥桿上加裝蝸輪減速器。采用蝸輪減速器，不僅可以使蝶板具有自鎖能力，使蝶板停止在任意位置上，還能改善閥門的操作性能。（1）用 途 蝶閥是用圓形蝶板作啟閉件并隨閥桿轉(zhuǎn)動來開啟、關(guān)閉和調(diào)節(jié)流體通道的一種閥門。蝶閥不僅結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、材料耗用省，安裝尺寸小，而且驅(qū)動力矩小，操作簡便、迅速，并且還同時具有良好的流量調(diào)節(jié)功能和關(guān)閉密封特性，在大中口徑、中低壓力的使用領(lǐng)域，蝶閥是主導(dǎo)的閥門形式。隨著防腐合成橡膠和聚四氟乙烯的應(yīng)用，蝶閥的性能得以提高，并滿足于不

6、同的工況條件。近十幾年來，金屬密封蝶閥發(fā)展迅速，隨著耐高溫、耐低溫、耐強腐蝕、耐強沖蝕、高強度合金材料在蝶閥中的應(yīng)用，使金屬密封蝶閥在高溫、低溫、強沖蝕等工況條件下得到廣泛的應(yīng)用，并部分取代了截止閥、閘閥和球閥。（2）適用場合由于蝶閥閥板的運動帶有擦拭性，故大多數(shù)蝶閥可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)，依據(jù)密封件的強度也可用于粉狀和顆粒狀的介質(zhì)。 蝶閥的結(jié)構(gòu)長度和總體高度較小，開啟和關(guān)閉速度快，在完全開啟時，具有較小的流體阻力，當開啟到大約15°至70°之間時，又能進行靈敏的流量控制，蝶閥的結(jié)構(gòu)原理最適合于制作大口徑閥門。在下列工況條件下，推薦選用蝶閥：要求節(jié)流、調(diào)節(jié)控制流量；泥漿

7、介質(zhì)及含固體顆粒介質(zhì)；要求閥門結(jié)構(gòu)長度短的場合；要求啟閉速度快的場合；壓差較小的場合。 在雙位調(diào)節(jié)、縮口的通道、低噪聲、有氣穴和氣化現(xiàn)象，向大氣少量滲漏，有磨蝕性介質(zhì)時，可以選用蝶閥。在特殊工況條件下節(jié)流調(diào)節(jié)或要求密封嚴格，或磨損嚴重、低溫(深冷)等工況條件下使用蝶閥時，需使用特殊設(shè)計金屬密封帶調(diào)節(jié)裝置的三偏心或雙偏心的專用蝶閥。軟密封蝶閥適用于通風除塵管路的雙向啟閉及調(diào)節(jié)，冶金、輕工、電力、石油化工系統(tǒng)的煤氣管道及水道等。（3）結(jié)構(gòu)特點蝶閥具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、材料耗用省，安裝尺寸小，開關(guān)迅速、90°往復(fù)回轉(zhuǎn)，驅(qū)動力矩小等特點，用于截斷、接通、調(diào)節(jié)管路中的介質(zhì)，具有良好的流

8、體控制特性和關(guān)閉密封性能。蝶板的流線形設(shè)計，使流體阻力損失小，可謂是一種節(jié)能型產(chǎn)品。閥桿為通桿結(jié)構(gòu)，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，有良好的綜合力學性能和抗腐蝕性，抗擦傷性。蝶閥啟閉時閥桿只作旋轉(zhuǎn)運動而不作升降運行，閥桿的填料不易破壞，密封可靠。與蝶板錐銷固定，外伸端為防沖出型設(shè)計，以免在閥桿與蝶板連接處意外斷裂時閥桿崩出。連接方式有法蘭連接、對夾連接、對焊連接及凸耳對夾連接。（4）蝶閥的優(yōu)點1、啟閉方便迅速、省力、流體阻力小，可以經(jīng)常操作。 2、結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕。 3、可以運送泥漿，在管道口積存液體最少。 4、低壓下，可以實現(xiàn)良好的密封。 5、調(diào)節(jié)性能好。（5）蝶閥的缺點1、使用壓力和工作溫度范圍小。

9、 2、密封性較差。 2.蝶閥的分類2.1按結(jié)構(gòu)形式分類(1)中心密封蝶閥蝶閥。蝶板的回轉(zhuǎn)中心位于閥體的中心線和蝶板的密封截面上的蝶閥。(2)單偏心密封蝶閥。蝶板的回轉(zhuǎn)中心位于閥體的中心線上且與蝶板密封截面形成一個尺寸偏置的蝶閥。(3)雙偏心密封蝶閥。蝶板的回轉(zhuǎn)中心與蝶板密封截面形成一個尺寸偏置，并與閥體中心線形成另一個尺寸偏置的蝶閥。(4)三偏心密封蝶閥。蝶板的回轉(zhuǎn)中心與蝶板密封截面形成一個尺寸偏置，并與閥體中心線形成另一個尺寸偏置的蝶閥；閥體密封面中心線與閥座中心線形成一個角偏置的閥門。按密封面材質(zhì)分類(1)軟密封蝶閥。1)密封副由非金屬軟質(zhì)材料對非金屬軟質(zhì)材料構(gòu)成。2)密封副由金屬硬質(zhì)材料

10、對非金屬軟質(zhì)材料構(gòu)成。(2)金屬硬密封蝶閥。密封副由金屬硬質(zhì)材料對金屬硬質(zhì)材料構(gòu)成。2.2中心密封蝶閥中心密封蝶閥：中心密封蝶閥的結(jié)構(gòu)特征為閥桿軸心、閥板中心、本體中心在同一位置上。結(jié)構(gòu)簡單、制造方便。常見的襯膠蝶閥即屬于此類。缺點是由于蝶板與閥座始終處于擠壓、刮擦狀態(tài)、阻距大、磨損快。為克服擠壓、刮擦、保證密封性能，閥座基本上采用橡膠或者聚四氟乙烯等彈性材料，但也因密封材料在使用上受到溫度的限制，這就是為什么傳統(tǒng)上人們認為蝶閥不耐高溫的原因。2.3單偏心密封蝶閥單偏心密封蝶閥：單偏心蝶閥的結(jié)構(gòu)特征為閥桿軸心偏離了蝶板中心，從而使蝶板上下端不再成為回轉(zhuǎn)軸心、分散、減輕了蝶板上下端與閥座的過度擠

11、壓，解決了通信蝶閥與閥座的擠壓問題。但由于單偏心構(gòu)造在閥門的整個開關(guān)過程中蝶板與閥座的刮擦現(xiàn)象并未消失，在應(yīng)用范圍上和同心蝶閥大同小異。顧采用不同。2.4雙偏心密封蝶閥雙偏心密封蝶閥：雙偏心蝶閥主要用在公稱直徑大、工作壓力和啟閉壓差較低、溫度較高（200350）的煉鐵高爐的預(yù)熱系統(tǒng)和干法除塵系統(tǒng)，做阻燃空氣切斷閥、阻燃煤氣切斷閥、熱交換系統(tǒng)的煤氣出入口切斷閥、熱交換器系統(tǒng)的煙氣出入口切斷閥和干法除塵系統(tǒng)的煤氣切斷閥等。2.5三偏心密封蝶閥三偏心密封蝶閥：為偏心金屬密封結(jié)構(gòu),密封形式為金屬對金屬密封,可調(diào)換金屬密封圈對金屬密封,不銹鋼板與石墨復(fù)合板密封圈對金屬密封.硬密封蝶閥的驅(qū)動形式除了電動之

12、外還有：手動,蝸輪桿傳動,氣動等。三偏心硬密封蝶閥的蝶板安裝于管道的直徑方向。在蝶閥閥體圓柱形通道內(nèi)，圓盤形蝶板繞著軸線旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為0°90°之間，旋轉(zhuǎn)到90°時，閥門則牌全開狀態(tài)。 3.蝶閥的工作原理蝶閥是用圓形蝶板作啟閉件并隨閥桿轉(zhuǎn)動來開啟、關(guān)閉和調(diào)節(jié)流體通道的一種閥門。蝶閥的蝶板安裝于管道的直徑方向。在蝶閥閥體圓柱形通道內(nèi)，圓盤形蝶板繞著軸線旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為0°90°之間，旋轉(zhuǎn)到90°時，閥門則牌全開狀態(tài)。蝶閥的開度與流量之間的關(guān)系，基本上呈線性比例變化。如果用于控制流量，其流量特性與配管的流阻也有密切關(guān)系，如兩條管道安裝閥

13、門口徑、形式等全相同，而管道損失系數(shù)不同，閥門的流量差別也會很大。如果閥門處于節(jié)流幅度較大狀態(tài)，閥板的背面容易發(fā)生氣蝕，有損壞閥門的可能，一般均在15°外使用。蝶閥處于中開度時，閥體與蝶板前端形成的開口形狀以閥軸為中心，兩側(cè)形成完成不同的狀態(tài)，一側(cè)的蝶板前端順流水方向而動，另一側(cè)逆流水方向而動，因此，一側(cè)閥體與閥板形成似噴嘴形軌道球閥開口，另一側(cè)類似節(jié)流孔形開口，噴嘴側(cè)比節(jié)流側(cè)流速快的多，而節(jié)流側(cè)閥門下面會產(chǎn)生負壓，往往會出現(xiàn)橡膠密封件脫落。蝶閥操作力矩，因開度及閥門啟閉方向不同其值各異，臥式蝶閥，特別是大口徑閥，由于水深，閥軸上、下水頭差所產(chǎn)生的力矩也不容忽視。另外，閥門進口側(cè)裝置

14、彎頭時，形成偏流，力矩會有增加。閥門處于中間開度時，由于水流動力矩起作用，操作機構(gòu)需要自鎖。圖3-1電動蝶閥圖設(shè)備潤滑網(wǎng)19120 圖31是電動蝶閥圖。蝶閥是用圓形蝶板作啟閉件并隨閥桿轉(zhuǎn)動來開啟、關(guān)閉和調(diào)節(jié)流體通道的一種閥門。蝶閥的蝶板安裝于管道的直徑方向。在蝶閥閥體圓柱形通道內(nèi)，圓盤形蝶板繞著軸線旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為0°90°之間，旋轉(zhuǎn)到90°時，閥門則程全開狀態(tài)。這就是蝶閥的工作原理。 4.電動蝶閥的形式和主要規(guī)格閥門的型號是用來表示閥類、驅(qū)動及連接形式、密封圈材料和公稱壓力等要素的。由于閥門種類繁雜，為了制造和使用方便，國家對閥門產(chǎn)品型號的編制方法做了統(tǒng)一規(guī)定。

15、閥門產(chǎn)品的型號是由七個單元組成，用來表明閥門類別、驅(qū)動種類、連接和結(jié)構(gòu)形式、密封面或襯里材料、公稱壓力及閥體材料。4.1閥門的型號編制閥門型號由7個單元組成，其含義（即1單元表示類型代號；2單元表示傳動方式代號；3單元表示連接形式代號；4單元表示結(jié)構(gòu)形式代號；5單元表示閥座密封面或襯里材料代號；6單元表示公稱壓力代號；7單元表示閥體材料代號）例如電動蝶閥，它的類型代號用D表示，傳動方式為電動，由法蘭連接，結(jié)構(gòu)形式為中線式，它的襯里材料是合金鋼，閥體材料用碳鋼。5.電動蝶閥的工作原理和結(jié)構(gòu)組成電動蝶閥的工作原理：1、蝶閥由電動傳動裝置驅(qū)動轉(zhuǎn)軸及蝶板旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)啟閉和控制流量。2、由電動裝置輸出軸轉(zhuǎn)動

16、圈數(shù)的多少來調(diào)節(jié)活塞桿的來回往復(fù)運動的快慢，使蝶板達到啟閉及調(diào)節(jié)流量的目的，活塞桿往里運動，是蝶閥的關(guān)閉狀態(tài)。3、傳動裝置箱體內(nèi)設(shè)置微動開關(guān)有兩種形式：a、在傳動裝置箱體內(nèi)設(shè)有開向、關(guān)向兩個微動開關(guān)，分別在閥門全開和關(guān)閉時動作，接通控制室“閥開”“閥關(guān)”指示燈源，使之準確顯示閥門開關(guān)狀態(tài)。b、在傳動裝置箱體內(nèi)設(shè)關(guān)向微動開關(guān)（蝶板全關(guān)位置為0°），當?shù)逵?°40°位置時微動開關(guān)支作，輸出閥門關(guān)閉信號，40°90°位置時另一對常閉可輸出閥門打開信號?？烧{(diào)整壓觸微動開關(guān)的凸輪，顯示蝶板所處的不同位置。電動蝶閥結(jié)構(gòu)組成如圖5-1所示。 圖5-1 電動

17、蝶閥結(jié)構(gòu)圖1-雙頭螺柱 2-螺母 3-雙頭螺柱 4-螺母 5-雙頭螺柱 6-螺母 7-支架 8-填料壓蓋 9-填料 10-上壓蓋 11-閥體 12-端蓋 13-不銹鋼片 14-墊片 15-螺釘 16-圓柱銷 17-閥桿 18-蝶板 79-下軸套 20-擋圈 21-金屬墊片 22-螺釘 23-下端蓋5.1閥體閥體是閥門中的一個主要零部件；根據(jù)壓力等級有不同的機械制造方法。例如：鑄造、鍛造等。中低壓規(guī)格的閥體通常采用鑄造工藝生產(chǎn)閥體。中高壓規(guī)格的閥體采用鍛造工藝生產(chǎn)。與閥芯以及閥座密封圈一起形成密封后能夠有效承受介質(zhì)壓力。閥體的材質(zhì)根據(jù)不同的工藝介質(zhì)，選用不同的金屬材料。常用材質(zhì)有：鑄鐵、鑄鋼、不

18、銹鋼、碳鋼等。閥體種類很多，常用的有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉(zhuǎn)、蝶形、套筒式、球形等。在具體選擇時，可做如下考慮： (1)閥芯形狀結(jié)構(gòu) 主要根據(jù)所選擇的流量特性和不平衡力等因素考慮。 (2)耐磨損性 當流體介質(zhì)是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時，閥的內(nèi)部材料要堅硬。 (3)耐腐蝕 由于介質(zhì)具有腐蝕性，盡量選擇結(jié)構(gòu)簡單。 (4)介質(zhì)的溫度、壓力 當介質(zhì)的溫度、壓力高且變化大時，應(yīng)選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的。 (5)防止閃蒸和空化 閃蒸和空化只產(chǎn)生在液體介質(zhì)。在實際生產(chǎn)過程中，閃蒸和空化會形成振動和噪聲，縮短閥門的使用壽命，因此在選擇時應(yīng)防止產(chǎn)生閃蒸和空化。

19、5.2閥蓋裝有閥桿密封件的閥零件，用于連接或是支撐執(zhí)行機構(gòu)，閥蓋與閥體可以是一個整體，也可以分離。閥蓋通?？梢苑譃檎w式閥蓋和分離式閥蓋。整體式閥蓋不但作為承壓殼體的一部分，還與閥桿螺母連接作為閥桿的支架，整體式閥蓋通常用于中小口徑的閥門。大口徑閥門的閥蓋通常分為兩部分，與閥體連接的部分稱為分離式閥蓋，與閥桿螺母連接到部分稱為支架。閥蓋按承載部分的形狀殼分為平板式、蝶形和球形三種結(jié)構(gòu)。5.3閥板（蝶板）碟板使用的材料是WCB相當于35號鋼，碟板的作用是起到阻擋介質(zhì)或調(diào)整介質(zhì)流量的一種閥內(nèi)構(gòu)造，也就是我們常說的閥門關(guān)閉時開啟時的起阻擋作用的一部分。 蝶閥的蝶板安裝于管道的直徑方向。在蝶閥閥體圓柱

20、形通道內(nèi)，圓盤形蝶板繞著軸線旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為0°-90°之間，旋轉(zhuǎn)到90°時，閥門則牌全開狀態(tài)。5.4閥座閥門內(nèi)可拆卸面部件，用于支撐閥芯全關(guān)位置，并構(gòu)成密封副。一般閥座直徑即為閥門最大流通直徑。比如說蝶閥的閥座材質(zhì)非常廣泛, 各類橡膠, 塑料, 金屬材料均可作為閥座材質(zhì),。閥座的按結(jié)構(gòu)分類，可分為整體式閥座和分離式閥座。（1）整體式閥座 閥座是在閥體上直接加工出來的。（2）分離時閥座 由于結(jié)構(gòu)、尺寸、加工工藝或密封面材料的限制，不能再閥體上直接加工或堆焊出閥座時，均可采用分離式閥座，應(yīng)該指出，當介質(zhì)工作溫度超過400時，以防熱變形引起閥座的泄露；介質(zhì)溫度超過50

21、0，應(yīng)采用堆焊的整體式閥座。5.5閥桿閥門重要部件，用于傳動，上接執(zhí)行機構(gòu)或者手柄，下面直接帶動閥芯移動或轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)閥門開關(guān)或者調(diào)節(jié)作用。5.6傳動機構(gòu)緩沖調(diào)節(jié)閥安裝在油缸端部，使活塞運動到行程終了時，起緩沖而減速制動，以消除工作機械的沖擊。6.蝶閥的重要零件設(shè)計計算6.1電動裝置的設(shè)計（1）動力裝置型號的選擇因為該電動蝶閥的閥桿直徑是70mm。所以該電動蝶閥的電動裝置的型號是SMC系列的電動裝置及其他的技術(shù)參數(shù)輸出轉(zhuǎn)矩=176 （2）渦輪蝸桿基本尺寸的計算電動蝶閥的傳動裝置是蝸輪蝸桿傳動。查表選型，取標準。差得渦輪蝸桿匹配模數(shù)m=8傳動比i=5.17 中心距a=160mm蝸桿分度圓直徑=8

22、0mm 蝸桿頭數(shù)=6 蝸輪齒數(shù)=31蝸輪變?yōu)橄禂?shù)=-0.5 蝸桿直徑系數(shù)q=10蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角tan=0.6 =31 º蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角tan=0.67 =33.8º頂隙系數(shù)C=0.2 齒頂高系數(shù)ha=1渦輪、蝸桿齒頂高 蝸輪分度圓直徑=248mm渦輪、蝸桿節(jié)圓直徑 渦輪、蝸桿齒根圓直徑 蝸輪螺紋部分長度（3）蝸桿傳動力的計算蝸桿圓周力、渦輪軸向力蝸桿軸向力、蝸輪圓周力蝸桿、蝸輪徑向力（4）圓柱蝸桿傳動強度計算和剛度計算接觸強度校核計算：查文獻得 K=1.1 =3.3 =0.36=因為查文獻得 =0.8 =1故可以選用。（5）彎曲強度校核：=176 故可以選用。（6）

23、電動裝置的構(gòu)成框圖6.2電動蝶閥結(jié)構(gòu)與標準電動蝶閥的結(jié)構(gòu)特點：轉(zhuǎn)矩密封；彈性金屬對金屬密封結(jié)構(gòu)；防沖出閥桿設(shè)計；雙向密封功能。密封原理：當?shù)遛D(zhuǎn)動至關(guān)閉狀態(tài)時，蝶板少量擠壓閥座，使密封副兩密封面間建立起初始密封比壓，由于介質(zhì)壓力的作用，使閥座或蝶板上的彈性密封元件產(chǎn)生彈性變形并在密封副兩密封面之間形成足夠的密封比壓，以保證蝶閥的密封。適用的設(shè)計標準：API609-1997 MSS-SP-68-1997 BS5155-1989 JB/T8527-1997。6.3電動碟閥的設(shè)計閥門作為管道系統(tǒng)中的餓重要組成部分，應(yīng)保證安全可靠的執(zhí)行管道系統(tǒng)對閥門突出的用要求。因此，閥門設(shè)計必須滿足工作介質(zhì)的壓力、

24、溫度、腐蝕、流體特性以及操作、制造、安裝、維修等方面對閥門的全部要求。閥門設(shè)計必須明確給定技術(shù)數(shù)據(jù)，即“設(shè)計任務(wù)書”，再次基礎(chǔ)上方可正確完成設(shè)計。下面數(shù)據(jù)是閥門設(shè)計所必須具備的基本數(shù)據(jù)：（1）閥門用途或種類；（2）介質(zhì)的工作壓力；（3）介質(zhì)的工作溫度；（4）公稱通徑；（5）結(jié)構(gòu)長度；（6）與管道的連接形式；在閥門技術(shù)設(shè)計和工作圖設(shè)計時應(yīng)當掌握的數(shù)據(jù)和技術(shù)要求有：（1）閥門的那個能力和流體阻力系數(shù)；（2）閥門啟閉速度、啟閉次數(shù)；（3）驅(qū)動裝置能源特性；（4）閥門工作環(huán)境及其保養(yǎng)條件；（5）外形尺寸的限制；6.4壁厚設(shè)計與校核閥體材料為WCB相當于35號鋼，工作溫度250查表3-1知許用拉應(yīng)力 =

25、100Mpa。公稱通徑DN=600mm。公稱壓力PN=1.6Mpa,腐蝕的附加裕量C為3。所以計算壁厚帶入數(shù)字得=7.2mm實際厚度所以,壁厚合格可以使用表3-1 鍛造閥門管件用材料的許用應(yīng)力 單位:Mpa 材料牌號許用應(yīng)力溫度 /oC20200225250275300325350375400Q235-A95908885807580757371676347.5454442.54037.5Q2751101051009590859288848075715552.55047.54542.535120120120120115110105100959010010010010096928894797560

26、60606057.55552.55047.54516Mo107107107107107107107107107107888888888888888888885355355355355355355355355355356.5密封比壓計算（1）密封比壓：q =其中，設(shè)計中給定的參數(shù)：密封面最大直徑：=574mm密封面最小直徑：=572mm公稱壓力：p =1.6MPa將以上數(shù)據(jù)代入可以求出密封比壓：q =114.6Mpa查實用閥門設(shè)計手冊可得：必須比壓：=0.5Mpa 許用比壓：=150Mpa 比壓需要滿足條件<<，通過上面的計算，符合設(shè)計要求。6.6閥桿強度校核（一）閥桿總力矩：= 1

27、、密封面摩擦系數(shù)：=（1）閥桿材料為,所以閥桿扭應(yīng)力，（2）密封面半徑：=0.701R 查文獻可得：蝶板密封面半徑:R=287.5mm 所以密封面半徑：=0.701R=0.701×287.5=201.5mm查文獻可得：偏心距離：h=9mm 密封材料摩擦系數(shù)：=0.3 密封面接觸寬度: b=7mm=4×114.6×201.5×0.3×7×= 556.7 N·m2、軸承摩擦力矩：= （1）閥桿軸承載荷：= 其中，設(shè)計中給定的參數(shù)：蝶板直徑：D=574mm 公稱壓力：p=1.6MPa 將以上數(shù)據(jù)代入 得：=×574

28、15;1.6=413821N查文獻可得：軸承摩擦系數(shù)：=0.015 其中，設(shè)計中給定的參數(shù)：閥桿直徑：=70mm=0.07m 將以上數(shù)據(jù) 得：=×413821×0.015×0.07=217N·m3、密封填料摩擦力矩：= （1）填料的密封比壓：= 其中，設(shè)計中給定的參數(shù)：強度試驗壓力：=2.4MPa 填料寬度：=8mm 將以上數(shù)據(jù)代入 得：=6.6Mpa（2）填料對閥桿作用力：= 其中，設(shè)計中給定的參數(shù)：填料深度：=40mm 閥桿直徑：=70mm 將以上數(shù)據(jù)代入 得：=70×3.14×40×6.6=58027.2N查文獻可得：

29、填料或閥桿直徑：=70mm=0.07m 其中，設(shè)計中給定的參數(shù)：柔性石墨摩擦系數(shù)：=0.06 將以上數(shù)據(jù)代入 得：=×58027.2×0.06×0.07=121.8N·m4、蝶板靜水力矩：=查文獻 可得：水重度：=10-4 其中，設(shè)計中給定的參數(shù)：密封面直徑：D=575mm將以上數(shù)據(jù)代入 得：=536N·m把求出的，代入得：= =556.7+217+121.8+536=1431.5N·m5、閥桿總輸出力矩：=1431.5×1.1=1574.6N·m通過以上計算可以得到閥桿總輸出力矩為1574.6 N·m。

30、（二）閥桿的強度校核（1）計算軸徑：= 閥桿總輸出力矩：=1574.6 N·m 查文獻 可得：閥桿所受的扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力：=145MPa =68.4mm設(shè)計中給定的參數(shù)：實際軸徑：前軸徑d1=70mm , 后軸徑d2=65mm 通過上面的計算得到=68.4mm小于實際軸徑，在設(shè)計范圍內(nèi)，符合設(shè)計要求。6.7填料壓蓋的設(shè)計計算填料壓蓋的設(shè)計簡圖如圖所示：填料壓蓋強度校核（1）斷面彎曲應(yīng)力：= （2）斷面彎曲力矩：= （3）壓緊填料總力：= （4）壓緊填料必需壓力：= 查文獻 得：摩擦系數(shù)：=2.9 計算壓力：=2.4Mpa將以上數(shù)據(jù)代入(4)可以求出：= 6.96 MPa其中，設(shè)計中給定的

31、參數(shù)：填料箱內(nèi)徑：= 85 mm閥桿直徑：= 70 mm所以代入上式 得：=12702.87 N（5）力臂：= 其中，設(shè)計中給定的參數(shù)：螺栓孔距：=145mm 將以上數(shù)據(jù)代入上式得： =30 mm根據(jù)以上條件代入（2）式得：=190.5 N·m（6）斷面系數(shù)：= 如圖 根據(jù)設(shè)計給定參數(shù)：B = 90mm , h =25 mm將以上數(shù)據(jù)代入式（6）可以求出：= 9375mm將以上數(shù)據(jù)代入式（1）可以求出：= 20.3MPa查文獻 可得：許用彎曲應(yīng)力：= 120MPa (250C時)通過上面的計算可以得出：，故符合設(shè)計要求。6.8蝶板的設(shè)計計算蝶板設(shè)計簡圖如圖所示：（一）蝶板強度校核：（

32、1）AA斷面蝶板的彎應(yīng)力：= （2）AA斷面的彎矩：=其中，設(shè)計中給定的參數(shù)：蝶板直徑：=574 mm 公稱壓力：p =1.6MPa將以上數(shù)據(jù)代入上式 可以求出：= 25215.9N·m（3）AA斷面的抗彎斷面系數(shù)：= （4）AA斷面的慣性矩：= 其中，設(shè)計中給定的參數(shù)：蝶板厚度：b =39mm 斷面的長度：=578mm 將以上數(shù)據(jù)代入式（19）可以得：=2857198.5mm再把，b 代入式（3）得：= 146523mm將以上數(shù)據(jù)代入式（1）得：= 172MPa（5）BB斷面蝶板的彎應(yīng)力：= （6）BB斷面的彎矩：= 其中，設(shè)計中給定的參數(shù)：蝶板直徑：=574mm 公稱壓力：p =

33、1.6MPa將以上數(shù)據(jù)代入（6）式得：= 25215.9 N·m（7）BB斷面的抗彎斷面系數(shù)：= （8）BB斷面的慣性矩：=見圖：設(shè)計中給定的參數(shù)：=23mm , =122mm , =288mm，=4mm , =120mm , =26mm，=70mm 將以上參數(shù)代入式（8）得：= = 28583735 mm所以把，b代入式（7）得： = 1465832mm將以上數(shù)據(jù)代入式（5）得：= 17.2 MPa查文獻 可得：許用彎曲應(yīng)力：= 120MPa (250C時)通過上面的計算可以得出： 、 所以符合設(shè)計要求。6.9蝶閥結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性1.結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計合理、閥門剛性好，通道流暢，流阻系

34、數(shù)小。2.密封面采用不銹鋼和硬質(zhì)合金，使用壽命長。3.采用柔性石墨填料、密封可靠、操作輕便靈活。4.驅(qū)動方式手動、電動、氣動、齒輪傳動、結(jié)構(gòu)型式：彈性楔式單閘板型式。5.廣泛適用于石油化工、火力發(fā)電廠等油品、水蒸汽管路上作用接通或截斷管路中介質(zhì)的啟閉裝置。6.10驅(qū)動裝置的原理蝶閥的特性如下圖圖中虛線部分是密封型蝶閥的特性。蝶閥的操作力矩特性曲線是中間高、兩端低，造成這現(xiàn)象的原因是，蝶閥在中間位置時，液體受蝶板的阻礙，繞過蝶板流動，會在蝶板兩端形成旋流，對蝶板形成一流水力矩，此力矩是迫使蝶板關(guān)閉的。隨著蝶板的開啟或關(guān)閉，液體在蝶板兩策造成的旋流的影響越來越小，直至旋流消失，這時蝶板受到的阻力也

35、越來越小，因此形成中間高、兩端低的特性曲線，至于閥門開啟過程中的操作力矩比關(guān)閉過程中的大，其原因則是由于液體對蝶板造成的動水力矩始終是向著關(guān)閥方向的。蝶閥的閥桿只作運動，它的蝶板和閥桿本身是沒有自鎖能力的，為了使蝶板定位（停止在制定位置上），一種方法是在閥桿上附加一個具有自鎖能力的減速器，在附加渦輪減速器之后，可以使角增加到幾十圈，而操作力矩卻相應(yīng)降低，這樣可以使蝶閥的某些操作性能與其他閥門相近，便于配合按動裝置。6.11機構(gòu)設(shè)計與安裝（1）電動裝置的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速輸出轉(zhuǎn)矩值是電動裝置的重要技術(shù)參數(shù)之一，也是使用中需要選擇的重要參數(shù)。如果在組配電動閥門時選用的電動裝置輸出轉(zhuǎn)矩過大或不足都是不可

36、取的。因為一般情況下，電動裝置生產(chǎn)廠在產(chǎn)品出廠時均需進行輸出轉(zhuǎn)矩值的測試與調(diào)整，是相對比較準確的。如果選用過大的輸出轉(zhuǎn)矩余量，將會使電動蝶閥具有很大的潛在危險性，一旦發(fā)生控制保護失靈情況將很容易造成閥門損壞（閥桿彎曲、閥體破裂）現(xiàn)象，極易造成管道系統(tǒng)事故。所以輸出轉(zhuǎn)矩余量選擇過大是不可取的。如果在實際工作中打不開蝶閥也是屬于選擇不合理。根據(jù)JB/T8528-1997“普通型閥門電動裝置設(shè)計條件”規(guī)定和經(jīng)驗，選擇閥門電動電動裝置輸出轉(zhuǎn)矩及其有關(guān)轉(zhuǎn)巨劍的關(guān)系應(yīng)按如下原則：式中閥門電動裝置最大控制轉(zhuǎn)矩； 閥門開、關(guān)所需最大轉(zhuǎn)矩； 閥門電動裝置在打輸出轉(zhuǎn)矩；關(guān)于對電動裝置輸出轉(zhuǎn)速的確定，在閥門對其啟閉

37、時間沒有嚴格的要求時，應(yīng)盡量選用較慢的速度：式中 S閥門啟閉時間（min）； N電動裝置輸出軸轉(zhuǎn)圈數(shù)（圈）； n電動裝置輸出軸轉(zhuǎn)速（r/min）；因為不必要的較快速度，在相同轉(zhuǎn)矩要求下將會增加電動機功率，這樣不但浪費能源，提高工程造價，而且也會使電動裝置體積增大造成多方面的浪費。（2）電動裝置的最大推力允許值如果閥門軸向力由電動裝置承擔（即閥桿螺母在電動裝置中），其推力值不允許超過電動裝置的允許值。（3）閥桿螺母的最大轉(zhuǎn)圈數(shù)在選用多回轉(zhuǎn)閥門電動裝置時需要說明閥門工作時閥桿螺母的最大轉(zhuǎn)圈數(shù)，這樣可以正確說明閥門工作時閥桿螺母的最大轉(zhuǎn)圈數(shù)，這樣可以正確選配電動裝置中位置指示機構(gòu)的有關(guān)齒輪速比，以使位置指示有足夠的精度滿足閥門工作過程中對閥門開、關(guān)程度的觀察，否則易造成錯覺，影響正常工作。式中： N閥桿螺母的最大轉(zhuǎn)圈數(shù)（圈）； DN閥門實際通徑（mm）； T閥桿螺紋的螺距（mm）; Z閥桿螺紋的頭數(shù)。 安裝使用注意事項 1、安裝前應(yīng)核對蝶閥規(guī)格、壓力、溫度、耐腐性是否滿足使用要求。 應(yīng)檢查各零部件是