球阀计算书.docx
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球阀计算书
设计计算书
项目名称：
API6D钢制球阀规格型号：
Q41F-150LbDN2Z,编制：
审核：
批准：
安阳益和阀业有限公司
一、阀体壁厚计算
二、密封面总作用力及计算比压
三、总扭矩及圆周力
四、阀杆强度的计算
五、球体直径的计算
六、球阀密封力的计算
七、球阀阀杆与填料之间的摩擦力计算
八、阀杆台肩与止推垫片之间的摩擦力计算
九、填料及止推片的摩擦转矩计算
十、球阀转矩的计算
十一、阀体中法兰的设计与计算
十二、阀门流量系数计算
附录参考文献
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2"150Lb-10
型号
2"Q41F-150Lb
材料
ASTMA216-WCB
计算内容
阀体壁厚计算
序号
汁算数据名称
符号
式中符号
公式
单位
结果
1
计算厚度
S'b
S'n-PDn+C
2.3[&]-P
mm
6.0
2
计算压力
P
设计给定
MPa
2.0
3
计算内径
D„
设计给定
mm
90
4
许用拉应力
[8l]
查表4-3（或4-5）
MPa
82
5
腐蚀余量
C
设计给定
mm
5
6
实测厚度
Sb
设计给定
mm
8
依据ASTMB16.34标准计算
1
阀体壁厚的计算值
tm
tm=0.020d+4.5
mm
5.5
2
流道内径
d
设计给定
mm
50
3
实际壁厚
t
设计给定
mm
8
要求
设计壁厚Sb>S，Bt>tm（考虑腐蚀余量）
结论
经计算t>tm合格注：
管路标准温度压力级是根据材
Sb>S，b料在相应温度下的许用应力而
制定的，故不进行高温核算。
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2"150Lb-10
型号
2"Q41F-150Lb
材料
PTFE
计算内容
密封面总作用力及计算比压
序号
计算数据名称
符号
式中符号
公式
单位
结果
1
密封而总作用力
Qmz
Qmj
N
12308.8
2
密封面处介质作用力
Qmj
7T/4（DMN+bM）2.P
N
12308.8
3
密封面内径
Dmn
设计给定
mm
50
4
密封面宽度
b、i
设计给定
mm
6
5
计算压力
p
PN设计给定
MPa
2.0
6
密封面必需比压
qMF
查表4-10
MPa
qMF=（4+0.6PN）/>/MF
2.12
7
密封面汁算比压
q
QMz/7T（DMN+bM）bM
MPa
4.67
8
密封面许用比压
[q]
査设计手册4-66
MPa
20
要求
qMF结论
经计算，结果符合要求，合格。
〃
/2Js
号型
2
料材
算容讣内
号
号符
中号式符
式公
位
SUL
果结
IX
F
M
m
•
N
F
Q
M
m
•
N
m
3
阀径
1PDm
-
57
4
P
apM
o
2.
5
册数
fM
05
•o
6
R
-
4
4
7
角封密
o
5
4
8
册矩
MFT
FTd*QI/2
m
•
N
3
8
9
2
9
5
N
3
8.
9
2
OIX
dF
mml
20
IX
hT
-
19
12
朋数
Tu
05
•o
3
MFC
FD
m
•
N
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2"150Lb-10
型号
2"Q41F-150Lb
材料
2Crl3
算容讣内
总扭矩及圆周力
序号
计算数据名称
符号
式中符号
公式
单位
结果
MFD
0.25drj・fD・Qfz
Nmm
45169
14
阀杆头部接触面直径
drj
设计给d
mm
28
15
阀杆头部摩擦系数
fD
查表4~23
0.05
16
关闭时阀杆总轴向力
QFZ
Qmz+Qt
N
12905.4
17
密封面上的总作用力
Qmz
已计算
N
12308.8
18
阀杆与填料摩擦力
Qt
已计算
N
596.6
19
圆周力
QS
Mf/L
N
352
20
扳手力臂
L
设计给d
mm
350
要求
脱开圆周力〈360N
结论
经计算脱开圆周力为352N故符合要求、合格！
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2"150Lb-10
型号
2"Q41F-150Lb
材料
2Crl3
计算内
阀杆强度的计算1
序号
计算数据名称
符号
式中符号
公式
单位
结果
1
I-I断面的扭转应力
TN
TN=Mm/WW[Tn]
MPa
9.72
2
I-I断面抗扭转断面系数
W
W=0.9aba2
mm3
1394.82
3
a
见
（1）P349图6-15
mm
15
4
b
见
（1）P349图6-15
mm
28
5
a
见
（1）P349表6-36
0.246
6
材料的许用扭转应力
[U]
查（l）P360表6-41
MPa
142.1
要求
结论
TN<[TN]合格
〃
/2Js
号型
2
料材
算容讣内
号
号符
中号式符
式公
位
SUL
HK结
n
n
apMI
6
3.
2
D
mm
8
2
3
d
-
20
4
H
-
4
5
1
T
[L
apM
42.
11
TrILR
格合
/2JS
号型
2
料材
算容计内
F
计算数据名称
号符
中号式符
式公
位单
R
IX
11®力T应
III转
fT
apM
7
9.
2
W
6dJI
-w
3m
m
70
15
d
A
20
n
n
n
n
n
n
n
n
■NJ
T
T
格合
/2JS
号型
2
料材
算容讣内
号序
号
符
中号式符
式公
位
台一
、耳
果结
IX
/}■
O
巧O
a
P
M
8
•IX4
2
a
-
5
3
h
-
2
F
n
F
2
2
11
5
6
■yj
0
V
yzo
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2"150Lb-10
型号
2"Q41F-150Lb
材料
PTFE
计算内容
阀杆台肩与止推垫片之间摩擦力
序号
计算数据名称
符号
式中符号
公式
单位
结果
1
止推摩擦力
Fu
Fu=兀（Di+d?
）2tP/16
N
45.24
2
止推垫片外径
Dt
设计给定
mm
28
3
止推垫片内径
dy
设计给定
mm
20
4
止推垫片在轴向力作用下所产生的比压
qT
qT=（Di+dT）P/4（D「dT）
MPa
3
要求
结论
止推垫片在轴向力作用下所产生的比压W15〜20见
（1）P193qT=3MPa<15〜20合格
〃
/2Js
号型
2
料材
算容讣内
号
号符
中号式符
式公
位
SUL
HK结
n
JI
6
•o
-t
m
•N
2
MU
JI=u
M
mm•N
3
数擦摩
n
A
5
•o
4
dT
mm
20
5
数料填
z
3
6
h
mm
5
7
p
apM
2
8
DT
-
8
2
R
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2"150Lb-10
号型
〃
2
-
料材
算容计内
号序
中号式符
式
公
位/&1du-
IX
M
2
n
1
Mn
Tm+c
Ma
3
数系擦摩
T
U-
05
•o
4
R
-
4
4
5
45°
6
P
apM
2
/2Js
号型
〃
2
料材
E
F
PT
算容讣内
号序
号
符
中号式符
式公
位x&idll-
果结
IX
J
41
N
Q
-
Q
N
2
11
-
50
3
D2
-
4
6
4
P
apMI
2
2Js
号型
料材
算容讣内
号序
号
符
中号式符
式公
位
、耳
果结
IX
力擦摩
Ft
Jr.2=1F（
N
IX
3.IX
IX
2
数擦摩
T
U-
05
•o
3
dT
-
20
4
数
料
填
A
3
5
mm
5
6
p
apM
2
R
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2"150Lb-10
型号
2"Q41F-150Lb
材料
ASTMA193-B7
计算内容
阀体中法兰的设计与计算
序号
计算数据名称
符号
中号式符
公式
单位
结果
1
在操作情况下螺栓载荷
WP
Wp=F+Fp+Q
N
28062.18
2
最小螺栓载荷
WP
Wp=0.785Dg2P+2nbD（；mP+Q见
（1）P316表6-24
N
3
预紧螺栓时螺栓载
wa
Wa=JibDcY+Qi
N
11230.995
4
球体与密封而预紧力
Qi
Ql=nqmin（D22-D|2）/4
N
2505.72
5
载荷作用位宜处垫片直径
Dg
设计给定
mm
97.5
6
垫片有效宽度
b
设计给定
mm
3.75
7
垫片系数
m
见⑴P316表6・25
1.75
8
垫片单位压紧载荷
Y
见⑴P316表6-25
MPa
7.6
9
法兰螺栓拉应力
°L
ol=W/AW[oL]
MPa
48.5
10
螺栓许用拉应力
【（）L]
查（l）P320表6-23
MPa
230
11
螺栓承受应力下实际最小总截而积
A
4nR2
mm2
578.5
要求
。
LV[0l]
结论
螺栓应力合格
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2"150Lb-10
型号
2"Q41F-150Lb
材料
ASMEA216-WCB
算容讣内
阀体中法兰的设计与计算
序号
计算数据名称
符号
式中符号
公式
单位
结果
1
作用于法兰总力矩
Mo
M°=FdSd+FgSg+FtSt
N.mm
412472.4
2
作用在法兰内径上的流体静爪轴向力
Fd
FD=0.785Dj2P
N
12717
3
总流体静压轴向力
F
F=0.785Dg2P=14924.8N
N
14924.8
4
垫片载荷
Fg
Fg=W-F=13137.38N
N
13137.38
5
总静压轴向力与法兰内直径ifti积上静压轴向力之差
Ft
Ft=0.785（DgW）
N
2207.8
6
螺栓孔中心圆至F。
作用位置处的径向距离
Sg
SG=（130-97.5）/2
mm
16.25
7
螺栓孔中心圆至F：
作用位宜处的径向距离
St
ST=（5+15+16.25）/2
mm
18.13
8
螺栓孔中心圆至F,作用位置处的径向距离
Sd
Sd=5+0.5*15
mm
12.5
要求
续
结论
续
安阳益和阀业有限公司
设计计算书
JS/2"150Lb-10
型号
2"Q41F-150Lb
材料
ASMEA216-WCB
算容计内
阀体中法兰的设计与计算
序号
计算数据名称
符号
中号式符
公式
单位
结果
9
法兰颈轴向应力
°M
oM=fMo/A,8pDi
MPa
16.6
10
系数
X
入=（6&+1）/T+6?
/A
0.81
11
整体法兰颈部应力校正系数
f
见⑴P322查⑴图6-7
1
12
法兰颈部厚度
§ls=B1
mm
16.5
13
系数
e
e=Fi/（Di6i）1/2
0.0233
14
整体法兰形状系数
Fi
查
（1）图6・7
0.9
15
系数
A
A=U8is2（Di6i）"2/v
142347.1
16
法兰盘径向应力
'R
SR=（1.33§fe+l）M（）/X8f^Dj
MPa
25.09
17
法兰盘的切
向应力
6T
6t=YM0/&rDj-Z6R
MPa
3.34MPa
要求
査
（1）表6-22[5L]=87Mpa.[5M]=13O.5Mpa>[§r]=1O&75Mpa、[5T]=1O&75MPa
结论
§mW[6m]§rW[6m]§tW['t]
合格
〃
/2
Js
号型
2
料材
E
F
PT
算容讣内
号
号符
中号式符
式
公
位
果结
IX
b
mm
5
•
7
2
Do~
-
05
11
3
1
D
-
90
R
n
axn
QI
A
5
7
9.
5
Dm
-
5
97.
a-BIT
图V』照e=o.b.格对qma参ablb>合
附录
机械工业出版社
机械工业出版社
中国标准出版社
参考文
1、实用阀门设计手册
陆培文主编
2、阀门设计手册
杨源泉主编
3、阀门设计计算手册
洪勉成、陆培文、高凤琴主编
4、球阀设计与选用
章华友、晏泽荣、陈元芳、袁玉求北京科学技术岀版社
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