热采闸阀
(3 -1/8闸阀)
设计计算书
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1、阀体壁厚计算
3 1/8 5000psi 阀体简图如下：
a 、∮128/∮80截面： 根据第四强度理论： S b=Dn/2×(
Pn
⨯-3][][σσ-1)+C
其中：Dn=80
][σ=2/3][2.0σ=2/3×414=276MPa Pn=设计压力=35MPa C=附加壁厚,选2mm 则S b =13.24mm
实际壁厚S=(128-80)/2=24mm>S b 。
b 、M160×3/∮124截面： 同理计算得出S b =6.54mm
有效截面S=(157-124)/2=16.5mm>S b
c 、球形壳体SR95/SR71
根据ASME B16.34-2004附录VI 中壁厚计算公式: t m =0.10449d+2.54=10.90mm(d=80) 实际最小壁厚t=95-71=24mm>t m 满足要求。
2、阀盖壁厚计算
最小截面在∮206/∮161(M160×3螺纹退刀槽) 根据第四强度理论： S b=Dn/2×(
Pn
⨯-3][][σσ-1)+C
其中：Dn=161
][σ=2/3][2.0σ=2/3×414=276MPa
Pn=设计压力=35MPa C=附加壁厚,选2mm 则S b =17.89mm
实际壁厚S=(206-161)/2=22.5mm>S b 。
3、闸板厚度计算
按强制密封单闸板计算公式： S B =R
]
[w kP
σ+C 其中：平均半径R=[(12-7.2)/2+7.2]/2=4.8cm 周边固定系数 k=0.75
材料为1Cr13,密封面淬火处理 [w σ]=1200kg/cm 2 最大工作压力 P=210 kg/cm 2 腐蚀余量C=0.4cm S B =2.14cm 实际中S B =2.8cm
闸环采用材料为1Cr13，表面淬火处理。
4、阀杆强度计算 a 、阀杆直径计算 公称通径 Dg=8.0cm 最大工作压力 P=210kg/cm2 密封面内径 Dn=7.2cm 密封面外径 Dw=12cm
密封面宽度 B=(Dw-Dn)/2=(12-7.2)/2=2.4cm 密封面面积 F=π/4（Dw 2-Dn 2）=72.38cm 2
介质在密封口处静压力 Q J =π/4(Dn+B )2×P=3.1416/4×(7.2+2.4)2 ×210=15200kg 保证密封所需比压q F =
B
P +35=
4
.221035+=158.15kg/cm 2
密封面上的密封力 Q F = q F ×F=158.15×72.38=11446.9kg 密封面上的总作用力Q= Q F + Q J =11466.9+15200=26646.9kg 密封面上的最大比压 q=F Q =38
.729
.26646=368.15 kg/cm 2 阀杆的最大起闭力矩：
密封面上的总作用力Q= Q F ·cos3°+ Q J ·sin3º =11466.9·1+15200·0.052=12262kg 磨擦系数 钢和钢0.03~0.07 取0.07（开时用大值） 磨擦力Q=12262×10×0.07=858.4kg 那么阀杆螺母上的力矩为
M=Q ×d=858.4×10*0.029=249N ·m （1）选择材料和许用应力 阀杆材料选1Cr13 查表得δ
0.2=440
由表12-1-10可得
σ= 440/(3~5) =88~147N/mm 2 手动可选取σ=110N/ mm 2 螺母材料选用45由表可查得 σb =62 .5N/mm 2 闸阀系低速运动
P=18～25 N/mm 2 取中间P=23 （2）按耐磨性计算螺纹中径 取ψ=1.5 d 2=0.8
P F
ψ=0.823
5.18584⨯ =12.6 安全系数选2.5
d=31.5mm
根据GB5796.3-86可选中等精度，螺纹副标记为Tr36×6LH-8H/7h d=36 p=6 d2=33 D4=37 d3=29 D1=31 的梯形螺纹， 螺母高度计算
H=ψd 2=1.5×33=49.5 取H=50mm 则螺纹圈数n=H/P=8.33圈
由于系单头螺纹导程，S=P=6mm 故螺纹升角为 λ=arctg
2
d S π =3°
46′20″ 由表12-1-7中得，钢对钢f=0.03-0.07,取f=0.05可得 P ′= arctg =5°19′23″
（3）螺杆强度验算
由表12-1-13螺纹磨擦力矩M ，M f =1/2d 2Ftg(α+β′)
M t1=
233
×39467×0.15=85840.7N/mm=85N/m
代入σca =
= =46 N/mm 2<110 N/mm 2 （4）螺母螺纹强度计算 牙根密度b=0.65P=0.65×6=3.9mm 基本牙型高度H 1=0.5P=3mm
代入τ=
= = 17.2 < τ=3.5
δb= 39.6<δb=50
所以说阀杆在额定工作压力下工作是可靠的，阀杆螺母在额定工作压力下工作是可靠的。