闸阀典型计算项目.docx
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闸阀典型计算项目.docx
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闸阀典型计算项目
闸阀典型计算项目
1、阀体
1.1计算厚度
SBˊ=PxDn/(2.3x〔σL〕-P)+C=7.2mm
1.2计算压力
P=1.6MPa
1.3计算内径
Dn=51mm
1.4许用拉应力
〔σL〕=92MPa表3-3
1.5腐蚀余量
C=4mm
2、阀体(密封面)计算总作用力及计算比压
2.1密封面上总作用力
QMZ=QMJ+QMF=318979N
2.2密封面处介质作用力
QMJ=π/4(DMN+bM)2P=169170N
2.3密封面内径
DMN=347mm
2.4密封面宽度
bM=20mm
2.5计算压力
P=1.6MPa
2.6密封面上密封力
QMF=π(DMN+bM)bMqMF=149809N
2.7密封面必须比压
qMF=6.5MPa表3-13
2.8密封面实际比压
q=QMZ/π(DMN+bM)bM=29.62MPa
2.9密封面许用比压
〔q〕=50MPa表3-14
qMF 3、阀杆的强度计算 3.1关闭时阀杆总轴向力 Q′FZ=K1QMJ+K2QMF+Qp+QT=181532N 3.2开启时阀杆总轴向力 Q″FZ=K3QMJ+K2QMF-Qp+QT=174498N 3.3阀杆最大轴向力 QFZ=181532N取Q′F、Q″FZ较大值 3.4系数 K1=0.29K2=0.77K3=0.41K4=0.62表3-31 3.5密封面处介质作用力 QMJ=169170N 3.6密封面上密封力 QMF=149809N 3.7阀杆径向截面上介质作用力 Qp=π/4d2Fp=1570N 3.8阀杆直径 dF2=1936mm 3.9计算压力 p=1.6MPa 3.10阀杆与填料摩擦力 QT=ψdFbTp=14688N 3.11系数 ψ=3.26 3.12填料深度 hT=70mm 3.13填料宽度 bT=10mm 3.14轴向拉应力 σL=Q″FZ/Fs=190MPa 3.15轴向压应力 σY=Q′FZ/Fs=198MPa 3.16阀杆最小截面积 Fs=918mm2表3-17(按退刀槽处Ft) 3.17扭应力 τN=M′FL/Ws=99.84MPa 3.18关闭时阀杆螺纹摩擦力矩 M′FL=Q′FZRFM=807817Nmm 3.19螺纹摩擦半径 RFM=4.45mm表3-16(3) 3.20阀杆最小断面系数 Ws=8000mm3 3.21合成应力 σ∑=√σY2+4τN2=99.84MPa 3.22许用拉压力 〔σL〕=215Mpa表3-7 3.23许用压应力 〔σY〕=240Mpa表3-7 3.24许用扭应力 〔τN〕=140Mpa表3-7 3.25许用合成应力 〔σ∑〕=225Mpa表3-7 σL<〔σL〕,τN<〔τN〕,σY<〔σY〕,σ∑<〔σ∑〕合格 4、阀杆头部强度验算 4.1剪应力 τ=(Q″FZ-QT)/2bh=77.86MPa 4.2开启时阀杆总作用力 Q″FZ=181532N 4.3阀杆与填料摩擦力 QT=14688N 4.4b=47.2mm 4.5h=22.7mm 4.6许用剪应力 〔τ〕=129Mpa表3-7 τ<〔τ〕合格 5、阀杆稳定性验算 5.2实际细长比 λ=4µλlF/dF=33.8 5.3支承型载影响系数 µλ=1 5.4阀杆直径 dF=20mm 5.5临界细长比 λL=40 5.6压应力 σL=Q′FZ/F=325MPa 5.7关闭时阀杆总轴向力 Q′FZ=6219N 5.8阀杆截面积 F=400mm2 5.9实际许压应力 〔σY〕=225Mpa 注: 1、λ0<λ<λL合格 2、σY <〔σY〕合格 6、闸板 6.1计算厚度 3.26 S′B=R√Kp/〔σw〕+C=29.64mm 6.2圆弧过渡外半径密封面平均半径 R=(DMN+bM)/2=183.5mm 6.3系数K K=1.24 6.4计算压力 p=1.6MPa 6.5许用弯曲应力 〔σw〕=110MPa 6.6腐蚀余量 C=4mm 6.7实际厚度SB=36mm S′B 7、中法兰连接螺栓 常温时强度验算 7.1操作下总作用力 Q′=QDJ+QDF+QDT+Q′FZ=531190N 7.2最小预紧力 Q″=QYJ=26121N 7.3螺栓计算载荷 QL=531190N 7.4垫片处介质作用力 QDJ=DDPpπ/4=277450N 7.5垫片平均直径 DDP=470mm 7.6计算压力 p=1.6MPa 7.7垫片上密封力 QDF=2πDDPBNmDPp=16717N 7.8垫片有效宽度 BN=1.7mm表3-23(根据bDP) 7.9垫片宽度 bDP=10mm 7.10垫片系数 mDP=2表3-24 7.11垫片弹性力 QDT=ηQDJ=55490N 7.12系数 η=0.2 7.13关闭时阀杆总轴向力 Q′FZ=181532N 7.14必须预紧力 QYJ=πDDPBNqYJKDP=26121N 7.15密封面预紧比压 qYJ=10MPa 7.16垫片形状系数 KDP=1 7.17螺栓拉应力 σL=QL/FL=87.38MPa 7.18螺栓总截面积 FL=ZF1=6079mm2 7.19螺栓数量 Z=16 7.20单个螺栓截面积 F1=380mm表3-9(根据dL) 7.21螺栓直径 dL=22mm 7.22许用拉应力 〔σL〕=169Mpa表3-9(根据dL) 7.23螺栓间距与直径比 LJ=πD1/ZdL=4.6 7.24螺栓孔中心圆直径 D1=516mm 注: 1、σL<〔σL〕合格 2、2.7 8、中法兰连接螺栓初加温时强度验算 8.1螺栓计算载荷 Q′LZ=QLZ+Q′t=2167471N 8.2常温时螺栓计算载荷 QLZ=531190N 8.3初加温时螺栓温度变形力Q′t= △t′αL L/FLEL+δDP/FDPEDP =239666095N 8.4初加温时温度差表3-25(根据t) △t′=35℃ 8.5介质工作温度 T=350℃ 8.6材料线胀系数表3-28(根据t′L) α=11.90x10-3mm/m℃ 8.7螺栓计算长度 L=h+δDP=31mm 8.8中法兰厚度 h=28mm 8.9垫片厚度 δDP=3mm 8.10中法兰温度 t′F=0.5t=175℃ 8.11螺栓温度 t′L=t′F-△t′=140℃ 8.12螺栓总载面积 FL=6079mm2 8.13螺栓材料弹性模量 EL=2.01×105Mpa表3-8(根据t′L) 8.14垫片面积 FDP=πDDPbDP=14785mm2 8.15垫片平均直径 DDP=470mm 8.16垫片宽度 bDP=20mm 8.17垫片材料弹性模量 EDP=3×103Mpa表3-24 8.18螺栓拉应力 σ′L=Q′LZ/FL=174MPa 8.19安全系数 n′s=(σs)t′L/σ′L=3.39 8.20屈服点 (σs)t′L=320Mpa表3-8(根据t′L) n′s=1.39≥1.25合格 9.中法兰连接螺栓高温时强度验算 9.1螺栓计算载荷 Q″LZ=QLZ+Q″t=2030543N 9.2常温时螺栓计算载荷 QLZ=1993900N 9.3高温时螺栓温度变形力 Q″t=Q′t△t″/△t′=36643N 9.4高温时温度差 △t″=19℃表3-25 9.5介质工作温度 t=350℃ 9.6初加温时温度差 △t′=90℃ 9.7初加温时螺栓温度变形力 Q′t=173571N 9.8中法兰温度 t″F=0.9t=350℃ 9.9螺栓温度 t″L=t″F-△t″=386℃ 9.10螺栓拉应力 σ″L=Q″LZ/FL=163MPa 9.11螺栓总面积 FL=12456mm2 9.12安全系数 n″s=(σs)t″L/σ″L=3.19 9.13屈服极限 (σs)t″L=520Mpa表3-8(根据t″L) n″s=3.19≥1.35合格 10阀体(中法兰)强度验算 10.1常温时比值系数 n=QLZ/〔σw〕=19548mm2 10.2初加温时比值系数 n′=Q′LZ/〔σ′w〕=14260mm2 10.3高温时比值系数 n″=Q″LZ/〔σ″w〕=26032mm2 10.4计算载荷 Q=2030453N 取n,n′,n″中最大时的QLZ,Q′LZ,Q″LZ 10.5常温时螺栓计算载荷 QLZ=1993900N表5-112序号3 10.6初加温时螺栓计算载荷 Q′LZ=2167471N表5-113序号1 10.7高温时螺栓计算载荷 Q″LZ=2030543N表5-115序号1 10.8许用弯曲应力 〔σw〕=160Mpa表3-3 10.9许用弯曲应力 〔σ′w〕=(σs)t″F/1.25=152MPa 10.10屈服点 (σs)t″F=190Mpa表3-2(根据t′F) 10.11中法兰温度 t′F=225℃表5-113序号10 10.12许用弯曲应力 〔σ″w〕=(σR)t″F/0.9=78Mpa 取(σR)t″F/1.35或(σR)t″F/0.9的最小值 10.13屈服点 (σs)t″F=160Mpa表3-2 10.14法兰温度 t″F=350℃ 10.15蠕变极限 (σR)t″F=70Mpa表3-2(根据t″F) 10.16I-I断面弯曲应力 σWI=Ql1/WI=59MPa 10.17力臂 l1=(D1-DM)/2=36.75mm 10.18螺栓孔中心圆直径 D1=628.5mm 10.19中法兰根径 Dm=555mm 10.20断面系数 WI=(π/6)Dmh2=1265200mm3 10.21中法兰厚度 h=22mm 10.22II-II断面弯曲应力 σWII=0.4Ql2/WII=107MPa 10.23力臂 l2=l1+(Dm-Dn)/4=56.75mm 10.24计算内径 Dn=51mm 10.25断面系数 WII=(π/6)[(Dm+Dn)/2][(Dm-Dn)/2]2=431227 11阀盖的强度验算 11.1I-I断面拉应力 σ=pDn/4(SB-C)+Q′FZ/πDn(SB-C)=25.68MPa 11.2计算压力 p=1.6MPa 11.3计算内径 Dn=423mm 11.4实际厚度 SB=15.9mm 11.5腐蚀余量 C=4mm 11.6关闭时阀杆总轴向力 Q′FZ=181532N 11.7Ⅱ-Ⅱ断面剪应力 τ=pdr/4(SB-C)+Q′FZ/πdr(SB-C)=52MPa 11.8dr=100mm 11.9许用拉应力 〔σL〕=92Mpa表3-3 11.10许用剪应力 〔τ〕=55Mpa表3-3 σL<〔σL〕,τ<〔τ〕合格 12、填料压盖强度验算 12.1I-I断面弯曲应力 σW1=M1/W1=17.4MPa 12.2I-I断面弯曲力矩 M1=QYTl1/2=750963Nmm 12.3压紧填料总力 QYT=π(DTN2-dF2)qT/4=24225N 12.4填料箱内径 DTN=96mm 12.5阀杆直径 dF=20mm 12.6压紧填料必须压力 qT=ψp=7.15MPa 12.7系数 ψ=1.43表3-15 12.8计算压力 p=5.0MPa 12.9力臂 l1=(l-DTN)/2=62mm 12.10l=220mm 12.11I-I(断面)断面系数 W1=Bh2/6=43200mm3 12.12B=96mmh=30mm 12.13II-II断面弯曲应力 σW2=M2/W2=13MPa 12.14II-II断面弯曲力矩 M2=QYTl2/2=1332375Nmm 12.15力臂 l2=l/2=110mm 12.16II-II(断面)断面系数 W2==I2/Y2=102740mm3 12.17断面惯性矩 I2=[(BR―d)Y32+(BR―DTN)(Y2―h)3+(DTN―d)(H―Y2)3]/3 =2979452N 12.18II-II断面中性轴到填料压盖上端的距离 Y2= 1(DTN―d)H2+(BR―DTN)h2 2(DTN―d)H+(BR―DTN)h =29mm 12.19BR=120mmd=75mmH=70mm 12.20屈服点 σs=140Mpa表3-4 12.21许用弯曲应力 〔σW〕=85Mpa表3-5 注: σW1<〔σW〕,σW2<〔σW〕合格 12.22结构长度 L=216mm 12.23最小流道通径 D=51mm
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