球閥設(shè)計計算書格式（20240610王一翔）

設(shè)計計算說明書產(chǎn)品名稱：鋼制軟密封固定球球閥型號規(guī)格：200Q347F-16C＂班級：閥門2354學(xué)號：23237010000編制：某某某審核：王一翔批準：潘淑微溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院閥門教研室二○二四年五月

目錄一、結(jié)構(gòu)選型、零件材料與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查詢二、閥體壁厚計算三、閥座作用力和密封比壓驗算四、閥桿轉(zhuǎn)矩計算和強度驗算五、中法蘭螺栓確定

溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)計計算書產(chǎn)品名稱鋼制軟密封固定球球閥型號規(guī)格200Q347F-16C零件名稱鋼制軟密封固定球球閥零件圖號200Q347F-16C-00材料/計算項目結(jié)構(gòu)選型、零件材料與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查詢設(shè)計說明與計算過程結(jié)果結(jié)構(gòu)選型公稱壓力PN16/CL150符合公稱口徑DN200/NPS8殼體形式固定球、兩片式、全通徑、整體式法蘭閥座密封面軟密封零件材料左、右閥體WCB符合支架WCB填料壓板WCB底蓋WCB閥座支撐圈A105+ENP球體A105+ENP閥座密封面PTFE（RPTFE）填料PTFE上、下閥桿20Cr13（調(diào)質(zhì)處理，200～275HB）填料函A105填料壓套06Cr19Ni10中法蘭墊片06Cr19Ni10+柔性石墨上、下軸套QAL9-4鋁青銅彈簧InconelX-750鍵45O型圈氟橡膠螺柱35CrMo六角螺母45內(nèi)六角螺釘45基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查詢結(jié)構(gòu)長度（mm）長系列403GB/T12221閥體最小壁厚（mm）9GB/T12224流道最小尺寸（mm）151表3GB/T12237法蘭密封面型式突面（RF）GB/T9124.1密封面直徑R（mm）230密封面突出高度f1（mm）2密封面凹面直徑Y(jié)（mm）/密封面凹面深度f3（mm）/法蘭外徑D（mm）320螺栓孔中心圓直徑K（mm）269螺栓孔數(shù)量-直徑n-L（mm）8-18法蘭厚度C（mm）28

溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)計計算書產(chǎn)品名稱鋼制軟密封固定球球閥型號規(guī)格200Q347F-16C零件名稱閥體零件圖號200Q347F-16C-02材料WCB計算項目閥體壁厚計算設(shè)計說明與計算過程結(jié)果一、閥體壁厚查詢查詢GB/T12237標準，引用GB/T12224表3BPN系列閥門殼體最小壁厚，體腔內(nèi)徑d取318mm，利用線性插值查表法可得最小壁厚tb：9.5mm。二、壁厚校驗根據(jù)GB26640壁厚計算公式驗算[7]t式中：tm—計算殼體壁厚，mm；P—數(shù)值為0.1倍的公稱壓力，MPa；d--閥體體腔內(nèi)徑（設(shè)計給定），mm；n--系數(shù)，當(dāng)P≤2.5MPa，n=3.8；當(dāng)P＞2.5MPa，n=4.8；S-應(yīng)力系數(shù),S=48.3MPa；C—腐蝕裕量，根據(jù)tm-C計算值tm-C≤5＞5～10＞10～20＞20～30＞30C54321三、結(jié)論tb＜tm取tm=10.9mm，實際設(shè)計壁厚t取11mm?；騮b＞tm取tb=9.5mm，實際設(shè)計壁厚t取10mm。tb=9.6mmtm=10.9mmP=1.6MPad=75mmn=2.5S=48.3MPaC=5mmt=10mm

溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)計計算書產(chǎn)品名稱鋼制軟密封固定球球閥型號規(guī)格200Q347F-16C零件名稱閥座密封圈零件圖號200Q347F-16C-02材料A105+ENP、PTFE計算項目設(shè)計說明與計算過程結(jié)果一、閥座密封面上所承受的總作用力FMZ（見表3-22）[2]F=式中：P—數(shù)值為0.1倍的公稱壓力，MPa；DJH—閥座進口活塞外徑（設(shè)計給定），mm；DMN—閥座密封面內(nèi)徑（設(shè)計給定），mm；DMW—閥座密封面外徑（設(shè)計給定），mm。二、密封面上的密封計算比壓q（見表3-22）[2]q=式中：P—數(shù)值為0.1倍的公稱壓力，MPa；DJH—閥座進口活塞外徑（設(shè)計給定），mm；DMN—閥座密封面內(nèi)徑（設(shè)計給定），mm；DMW—閥座密封面外徑（設(shè)計給定），mm；R—球體半徑（設(shè)計給定），mm；h—密封面投影寬度（設(shè)計給定），mm；Φ—球體與密封圈接觸點與通道軸法向夾角（設(shè)計給定），°。三、必需比壓qb（見表4-16）[2]q式中：C--密封面材料相關(guān)系數(shù)，氟塑料材料取1.8；K--介質(zhì)壓力影響系數(shù)，氟塑料材料取0.9；P—數(shù)值為0.1倍的公稱壓力，MPa；bm—密封面寬度（設(shè)計給定），mm；四、許用比壓[q]（見表4-17）[2]閥座密封面材料為PTFE，許用比壓[q]取11.6MPa。RPTFE為15MPa五、結(jié)論6.06≤6.96≤11.6，qb≤qFMZ=15266NP=1.6MPaDJH=105mmDMN=86mmDMW=100mmq=6.96MPaP=1.6MPaDJH=105mmDMN=86mmDMW=100mmR=64mmh=8mmΦ=43°qb=6.06MPaC=1.8mmK=0.9mmP=1.6MPabm=10.8mm[q]=11.6MPa合格

溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)計計算書產(chǎn)品名稱鋼制軟密封固定球球閥型號規(guī)格200Q347F-16C零件名稱閥桿零件圖號200Q347F-16C-02材料20Cr13計算項目閥桿轉(zhuǎn)矩計算和強度驗算設(shè)計說明與計算過程結(jié)果一、閥桿轉(zhuǎn)矩計算1.1球體與閥座密封面間的摩擦轉(zhuǎn)矩Mm（見表3-39）[2]M==372200N·mm式中：P—數(shù)值為0.1倍的公稱壓力，MPa；R—球體半徑（設(shè)計給定），mm；μ--閥座和球體之間摩擦系數(shù)，密封面材料為PTFE，取0.05（或密封面材料為RPTFE，取0.10）；DJH—閥座進口活塞外徑（設(shè)計給定），mm；DMN—閥座密封面內(nèi)徑（設(shè)計給定），mm；DMW—閥座密封面外徑（設(shè)計給定），mm；Φ—球體與密封圈接觸點與通道軸法向夾角（設(shè)計給定），°。1.2初定閥桿直徑dF（見表4-11）[2]dF≥3Mm0.2式中：Mm--球體與閥座密封面間的摩擦轉(zhuǎn)矩，N·mm；[τN]—閥桿材料許用扭應(yīng)力，20Cr13取145，MPa。1.3填料處與閥桿的摩擦轉(zhuǎn)矩MT（見表3-39）[2]MT=MT1+MT2=17363+2421=19784N·mm填料與閥桿之間的摩擦轉(zhuǎn)矩MT1M=式中：μ--閥座和球體間摩擦系數(shù)，密封面材料為PTFE，取0.05（或密封面材料為RPTFE，取0.10）；dF--閥桿直徑（設(shè)計給定），mm；Z—填料圈數(shù)（設(shè)計給定）；h—單圈填料高度（設(shè)計給定），mm；P—數(shù)值為0.1倍的公稱壓力，MPa。O形圈與閥桿之間的摩擦轉(zhuǎn)矩MT2M==2421N·mm式中：dF--閥桿直徑（設(shè)計給定），mm；μO—橡膠對金屬的摩擦系數(shù)，取0.3；dO—O形密封圈橫截面直徑（設(shè)計給定），取2.65或3.55或5.30或7.00；P—數(shù)值為0.1倍的公稱壓力，MPa。1.4閥桿臺肩與止推墊片之間的摩擦轉(zhuǎn)矩MD（見表3-39）[2]M=式中：DT—臺肩外徑（設(shè)計給定），mm；dF--閥桿直徑（設(shè)計給定），mm；μ--閥座和球體間摩擦系數(shù)，密封面材料為PTFE，取0.05（或密封面材料為RPTFE，取0.10）；P—數(shù)值為0.1倍的公稱壓力，MPa。1.5閥桿與襯套間的摩擦轉(zhuǎn)矩MC（見表3-39）[2]M=式中：P—數(shù)值為0.1倍的公稱壓力，MPa；DJH—閥座進口活塞外徑（設(shè)計給定），mm；μc—閥桿和襯套間摩擦系數(shù)，襯套材料為QAL9-4鋁青銅，取0.15（或襯套材料為RPTFE，取0.10或襯套材料為PTFE，取0.05）；dF--閥桿直徑（設(shè)計給定），mm。1.6閥桿總扭矩M（見表3-39）[2]M==二、閥桿強度驗算（見表3-39）[2]2.1閥桿下端部和球體配合處斷面扭應(yīng)力τN驗算τ=式中：Mm--球體與閥座密封面間的摩擦轉(zhuǎn)矩，N·mm；W--單鍵抗扭斷面系數(shù)，mm3；dF--閥桿直徑（設(shè)計給定），mm；b--單鍵鍵槽寬度（設(shè)計給定），mm；t--單鍵鍵槽深度（設(shè)計給定），mm。閥桿材料20Cr13許用扭應(yīng)力[τN]取145MPa。46≤145，τN≤[τN]，合格。2.2閥桿臺肩處斷面剪切應(yīng)力τ驗算（見表3-39）[2]τ=

(式中：DT—閥桿臺肩外徑（設(shè)計給定），mm；dF--閥桿直徑（設(shè)計給定），mm；P—數(shù)值為0.1倍的公稱壓力，MPa；H--閥桿臺肩厚度（設(shè)計給定），mm。閥桿材料20Cr13許用剪切應(yīng)力[τ]取132MPa。32≤132，τ≤[τ]，合格。2.3閥桿填料處斷面扭應(yīng)力τN驗算（見表3-39）[2]τ式中：M--閥桿總扭矩，N·mm；MT--填料處與閥桿的摩擦轉(zhuǎn)矩，N·mm；W—圓軸抗扭斷面系數(shù)，mm3；dF--閥桿直徑（設(shè)計給定），mm；閥桿材料20Cr13許用扭應(yīng)力[τN]取145MPa。41.2≤145，τN≤[τN]，合格。2.4閥桿與驅(qū)動裝置配合處斷面扭應(yīng)力τN驗算（見表3-39）[2]τ=式中：M--閥桿總扭矩，N·mm；W--單鍵抗扭斷面系數(shù)，mm3；dF--閥桿直徑（設(shè)計給定），mm；b--單鍵鍵槽寬度（設(shè)計給定），mm；t--單鍵鍵槽深度（設(shè)計給定），mm。閥桿材料20Cr13許用扭應(yīng)力[τN]取145MPa。46.9≤145，τN≤[τN]，合格。Mm=372200N·mmP=1.6MPaR=155mmμ=0.05DJH=242mmDMN=208mmDMW=218mmΦ=43°dF=48mmMm=372200N·mm[τN]=145MPaMT=19784N·mmMT1=17363N·mmμ=0.05dF=25mmZ=5h=4P=1.6MPaMT2=2421N·mmdF=25mmμO=0.3dO=5.3P=1.6MPaMD=13060N·mmDT=62mmdF=25mmμ=0.05P=1.6MPaMC=243096N·mmP=1.6MPaDJH=254mmμc=0.15dF=25mmM=648140N·mmMm=372200N·mmdF=48mmb=16mmt=9mmτN=46MPa合格DT=62mmdF=48mmP=1.6MPaH=10mmτ=3.2MPa合格M=648140N·mmMT=19784N·mmdF=48mmM=648140N·mmdF=48mmb=16mmt=9mmτN=46.9MPa合格

溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)計計算書產(chǎn)品名稱鋼制軟密封固定球球閥型號規(guī)格200Q347F-16C零件名稱中法蘭螺栓零件圖號200Q347F-16C-02材料35CrMo計算項目中法蘭螺栓確定設(shè)計說明與計算過程結(jié)果一、中法蘭螺柱螺母或螺紋的最小橫截面積60×P→Ab≥60式中：Sb—38℃(100°F)時的螺栓許用應(yīng)力，當(dāng)大于137.9Mpa時，使用137.9Mpa)。P—數(shù)值為0.1倍的公稱壓力，MPa；D—中法蘭墊片外直徑，mm；Ag——中法蘭墊片有效外周邊限定的面積；Ab螺栓抗拉應(yīng)力總有效面積。二、參考公稱通徑DN200mm查詢端部法蘭螺栓數(shù)量和螺紋規(guī)格8-M16，螺栓孔為18三、初定螺栓數(shù)量3.1初定中法蘭螺栓數(shù)量為8個時螺紋底徑d==1088×43.2初定中法蘭螺栓數(shù)量為12個時螺紋底徑d==1088×4四、確定螺栓數(shù)量規(guī)格中法蘭螺栓取12-M12，中法蘭螺栓孔為14Ab=1088mm2Sb=137.9MpaP=1.6MPaD=328mm12-M12參考文獻[1]陸培文主編，《閥門設(shè)計入門到精通》北京：機械工業(yè)出版社2009[2]陸培文主編，《閥門設(shè)計計算手冊(第二版)》北京：中國標準出版社2009[3]陸培文主編，《閥門實用設(shè)計手冊(第二版)》北京：機械