闸阀的设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

闸阀的设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

料和新的密封面堆焊材料等，这些材料的出现无疑亦给阀门制造业创新提供了条件。 本次设计中适用于压力P≤，介质温度T≤200℃的低压阀门，常用牌号有HT20HT254HT3054等，其机械性能按照GB/T 122262005《通用阀门 灰铸铁件技术条件》的规定。 但是由于经济发展，使用铸铁的成本和使用铸钢的成本不相上下了，使用IG25的钢材能够获得更好的机械性能。 本设计中决定使用IG25，其机械性能等查《阀门设计》P321页，GB97967。 阀体的结构形式和制造方法由闸阀的公称压力PN=，公称通径DN=300mm，通常情况阀体在结构允许的条件下使用圆形中腔，圆形中腔较之其他形状的中腔受力较好。 阀体与阀盖按要求选择法兰连接，阀体采用整体铸造的制造形式，流道采用全通形式。 确定阀体的结构长度和连接尺寸GB/T 122212005《金属阀门 结构长度》表7 法兰连接闸阀结构长度，参考公称设计参数确定公称压力PN=，公称通径DN=300mm的楔式闸阀结构长度为500mm。 阀体与管道采用法兰连接，根据阀门的公称压力与公称通径查GB ，选取凸面整体钢制法兰。 材料为Q345R标准号GB713，其结构及尺寸查P36~、：图311 整体法兰 表311 整体法兰 结构设计与计算1 阀座密封面的设计与计算1）阀座密封面内径和宽度的选取阀座密封面内径，对于堆焊的密封面，由于堆焊工艺的要求，一般取比内径大4~5mm；对于非堆焊的密封面，去与阀座内径相等。 本设计属于堆焊，故取阀座密封面内径DMN=300+5=305mm。 阀座密封面的宽度一般取公称通经的120~150,并且随着公称通经的增大，密封面宽度与工程通径之比逐渐减小。 除了采用如钴铬钨硬质合金等较好的材料密封面宽度取较小之外，一般阀座密封面宽度最好不小于5mm。 故取阀座密封面宽度bM=10mm。 由JB 52112008T《阀门零部件 闸阀阀座》确定的阀座结构如下：图312 阀座其中 D2=303，D3=305，C=32）密封面形式的选取按照介质静压力与介质密封力的不同关系，闸板与阀座之间的密封有三种形式：自动密封、单面强制密封、双面强制密封。 本设计采用单面强制密封。 这种形式的密封在介质进口端闸板与阀座密封面之间是不密封的，这里或者根本没有比压力，或者只有比密封比压小的比压力；在介质出口一边闸板与阀座密封面之间的密封性由阀杆轴向力来强制地加以保证，当没有介质时，密封面上的额比压力不得小于密封比压。 这是在介质静压力小于密封力时所必须采取的强制密封的一种，也是通常采用的一种。 3）单面强制密封的受力分析和密封面比压的计算作用在阀门上的出口端阀座密封面的比压要比进口端大，其值按下列公式计算：密封面上介质静压力 其中：DMN—密封面内径 bM—阀座密封面宽度 P—计算压力 QMJ—密封面上介质静压力介质密封力 其中：qMF—密封比压，由《阀门设计》P170表81查得 密封面上的总作用力： 密封面上的比压计算： 密封面材料使用2Cr13，由《阀门设计》P171查得需用比压[q]=45MPa，所以 故阀体密封比压校验合格。 阀体壁厚的设计与计算阀体壁厚的计算方法与它的形状有关，不同类型的阀体的形状亦有所不同。 一个阀体又往往由几种形状所组成，即使是同一形状，尺寸亦不一样，例如抵押闸阀的阀体，通道两端是圆形，而中腔确是椭圆形；中压和高压闸阀的阀体虽然通道两端与中腔都是圆形，但圆的内径又不一样。 按理说，一个阀体的计算要根据它的形状和尺寸一部分一部分地单独进行，但实际应用上并不需要这样做，因为分开计算比较复杂，并且一个阀体中通常亦不取几个不同的壁厚。 另外需要注意的是：阀体壁厚的计算除了考虑强度之外，还应考虑其刚度，否则同样会出现因受力变形而报废的现象。 本设计采用的是WCB级的铸钢，属于塑性材料因此按照塑性材料计算其壁厚根据《阀门计算》P117得壁厚计算公式： 其中：DN—中腔直径。 P—设计压力一般去公称压力PN；—材料ZG25的许用拉应力 C—考虑铸造偏差、工艺性和介质腐蚀等因素而附加的裕 量，查《阀门设计》P119，表75得C=5mm；根据《实用阀门设计手册》P1442表918查得法兰和对焊连接钢。 所以最后取 中法兰的设计与计算1. 中腔尺寸DN确定闸阀阀体中法兰是指阀体与阀盖连接的法兰，这样的连接形式在阀门上是十分普遍的。 中法兰的设计必须保证在工作温度和工作压力下有足够的强度与密封性。 对在高温下工作的阀门，应按常温、初加温和高温三种工况分别盐酸，当介质温度≤300℃时，只按照常温工况计算。 中腔尺寸的确定可参考楔式闸阀阀体、闸板轨道和轨道槽的形式根据《实用阀门设计手册》P1281图78得该形式的示意图及尺寸如下：图313 楔式闸阀阀体、闸板轨道和轨道槽的形式其中 根据以上数据，确定中腔直径。 2. 中法兰垫片尺寸和材料的选择由《实用阀门设计手册》P1224选择垫片(二)，材料为X5200，尺寸由《阀门设计》P124确定如下：垫片系数 内径d=360，外径D=430，厚度t=3比压。 3. 中法兰结构尺寸的确定同时参考中法兰垫片尺寸和标准法兰尺寸得中法兰结构同图３11，尺寸如下：表312 中法兰4. 螺栓的总计算载荷当工作温度小雨等于200℃是，直接计算并校核。 1) 工作时(操作时总作用力)式中 QDJ—垫片处的介质压力， QDF—垫片密封力， QDT—垫片弹簧力， 所以2) 最小预紧力而 式中 qYJ—密封面预紧比压；KDP—碘片形状系数，按圆形取1所以， 螺栓计算载荷5. 螺栓的强度校核螺栓的材料选为35号钢，根据《使用阀门设计手册》P617查得。 所以， 所以，选择35号钢的螺栓是符合设计需求的。 6. 中法兰的强度计算图314 中法兰尺寸由《实用阀门设计手册》P1059查得中法兰强度校验公式如下：断面拉应力满足强度要求。 ⅠⅠ断面弯曲应力 式中 所以 由《阀门设计手册》P264查得IG25的 所以.ⅡⅡ断面弯曲应力 式中 ， 所以 由《阀门设计手册》P264查得IG25的 所以 综上，中法兰的设计符合强度要求。 闸板的设计与计算 闸板密封面宽度和内径的选取闸板密封面宽度bM39。 应取得较阀座密封面宽度bM大，这基于以下几个方面考虑:阀门在经过一段时间的使用后，闸板与阀座密封面之间有磨损。 关闭阀门时，往往容易过于用力。 这两点必然导致闸板的下窜。 对于明杆闸阀，阀体导轨与闸板之间径向间隙对闸板与阀座密封面之间接触面积有一定影响。 间隙量越大，实际接触面积就越有可能较理论接触面积为小。 考虑到以上三点，为了保证闸阀密封面能够与整个阀座密封面接触，就必须去bM39。 较bM大。 一般取，大口径、高压力取较小值，故取bM39。 =18mm。 闸板密封面平均直径应取得与阀座密封面平均直径相等，这样便于得出闸板密封面内径。 闸板与阀体档宽及相应公差的计算对于楔式闸阀，其阀座的档宽Lk已经标准化，可以由阀门的公称通经DN，公称压力PN直接查到。 由《实用阀门设计手册》P1283表712查得LK=80mm。 所谓档宽就是指阀座或闸板两密封面在其中心线上的距离。 正确的设计应使闸板密封面边缘(最低点)与阀座密封面下缘重合。 由于阀座与闸板的档宽名义尺寸不等，所以在全关的位置上，闸板的中心线不会与阀座的中心线重合，而是由一定的距离 .上述的是理想情况的名义尺寸，即为没有任何偏差的情况下。 但实际上闸板与阀座的加工都会有偏差的存在，使得闸板与阀座装配时的实际关闭位置上，即闸板的实际位置可能上移或者下移。 一次要对阀座和闸板规定适当的公差范围，以保证他们能够良好的密封，得到最佳的密封性能，达到设计的最小磨损裕量行程。 闸板与阀座的密封面磨损后，闸板的关闭位置下移至二者的密封面上缘(最高点)对齐时，即为极限位置，这是尚能使两者密封面全面积接触，当两者密封面继续磨损下移，则认为两者不能保证密封，认定此阀门损废。 密封面的公差确定：闸板密封面的档宽LB的确定应使阀门在设计关闭时闸板密封面与阀座密封面下端对齐，这样便得出 由于阀体档宽上下偏差，设闸板公差为；由于闸板按其公差上限的最大档宽于阀座按其公差下限的最小档宽相结合，若闸板上移1mm，即；由于闸板按其公差下限的最大档宽于阀座按其公差上限的最小档宽相结合，若闸板下移但仍能保证最小磨损形成，即，y= ；所以，闸板密封面的档宽。 闸板主要结构尺寸的确定1. 闸板与阀杆头部相配合的T型槽尺寸由《实用阀门设计手册》P1289图721和表722以及已知的公称通径、阀杆直径确定闸板T形槽结构与尺寸如下：图321 闸板T形槽结构如图：， ， 2. 闸板密封面外径闸板密封面外径为。 3. 闸板其他机构尺寸由《实用阀门设计手册》P1284图714表714确定闸板其他结构尺寸如下：图322 闸板尺寸其中 ， D1=297， b=18， d=218， S=16 h=22， A=80， B=75， D=345， H=176 闸板密封面比压计算闸板密封面大于阀座密封面，则当闸阀关闭时，两则接触面积即为受压面积，及阀座密封面，所以闸板密封面比压于阀座密封面比压相同q39。 =。 闸板强度的校核闸板的单边厚度SB原则上应使闸板厚度能满足强度和刚度的要求，但是闸板并非均匀厚度的圆板，形状不规则，故难以建立起强度和刚度的精确计算工时。 设计时刻根据下面的强度近似计算式确定。 公式为 ： 式中 RB—中间薄板根部处半径 C—腐蚀裕量，取3； —IG25的许用应力，《阀门设计手册》P264查得 IG25的。 所以闸板强度满足设计要求。 阀杆的设计与计算1. 关闭时楔式闸阀作用于阀杆上的力由《实用阀门设计手册》P1028表587得关闭时阀杆总轴向力计算公式如下： 式中：KK2—由《实用阀门设计手册》P681表331查得。