闸阀阀杆设计计算
闸阀截止阀球阀扭矩计算
闸阀截止阀操作转矩计算法(热工所/罗托克经验公式)此计算方法,比“三化”使用的计算方法要简便得多,计算结果接近实际转矩,已由对电厂实测结果证实。
此计算方法主要由以下几个部分组成:1、计算介质压力对阀门闸板或阀芯施加的推力乘阀门系数,即:P1=F×P×K式中:F=阀门的通径面积(cm2);P =介质的工作压力(kg/cm2);K =阀门系数,视介质种类、温度及阀门行驶而定。
阀门系数表2、计算填料的摩擦推力和转矩,以及阀杆的活塞效应所产生的推力总和 P2。
压紧填料压盖,会给明杆闸阀的阀杆增加摩擦力,给旋转杆阀门的阀杆增加转矩。
管道压力作用于阀杆(通过填料压盖处)的截面积上,为开启阀门的趋势。
当道压力在64kgf/cm2以上时介质对明杆闸阀阀杆的推力是很大的,即所谓活塞效应。
故当介质压力≥64kgf/cm2时,对于明杆闸阀应予考虑。
而对截止阀,其阀杆面积已包括在阀芯面积中,所以活塞效应可忽略。
对于暗杆阀,以上3项均应计算。
填料的摩擦推力和转矩以及阀杆的活塞效应表3、计算阀门阀杆的总推力(Kgf),即ΣP=P1+P2,再将此推力乘以下表中的阀杆系数,获得阀门操作转矩Kgf.M梯形螺纹的阀杆系数(kgf.m/kgf)表 (阀杆尺寸=直径×螺距,单位:mm)道压力高,则采用管道压力),阀门形式、介质的种类、阀杆直径与螺距。
现以下列示例来说明计算的方法与步骤。
有一明杆楔式闸阀,公称直径为 100mm,管道压力为 40kgf/cm2,阀杆为 Tr28*5mm,介质为 520℃蒸汽,求阀门的操作转矩。
1.由表 1查得阀门通道面积:78.540cm2;2.取压差,阀门工作恶劣情况是在管道压力下开启,故,压差:40kgf/cm2;3.由表 2查得阀门系数:0.45;4.净推力为:P1=F×P×K=(1)×(2)(×3)=78.540×40×0.45=1413.72 kgf;5.由表 3查得摩擦推力 P2:680kgf;6.如管道压力为 64 kgf/cm2以上,应加入介质对阀杆的推力,即活塞效应,因此例管道压力为 40 kgf/cm2,故不加。
碳钢闸阀、截止阀的阀杆推力、操作扭矩及手轮圆周力的简易计算
10×3 0.00111
12×3 0.00125
14×3 0.00140
16×3 0.00154
16×4 0.00167
18×4 0.00181
20×4 0.00195
22×5 0.00223
24×5 0.00238
26×5 0.00252
28×5 0.00266
30×6 0.00294
32×6 0.00308
132.7
19
283.5
25
490.9
32
804.2
38
1134.1
49
1885.7
62
3019.1
74
4300.8
100
7854.0
压力等级Mpa(psig)
PN6.8(990)
PN10.0(1480)
d
M
d
13
132.7
13
19
283.5
19
25
490.9
25
32
804.2
32
38
1134.1
38
672006.3
925
40
976
748151.4
976
748151.4
976
42
1020
817128.2
1020
817128.2 1020
48
1166
1067792.7
1166
1067792.7 1166
54
1312
1351940.4
1312
1351940.4 1312
56
1360
1452672.4
PN42.0(6170)
闸阀设计计算说明书
目录阀体壁厚验算 (1)密封面上总作用力及计算比压 (2)闸板强度验算 (3)阀杆强度验算 (4)中法兰螺栓强度验算 (5)阀体中法兰强度验算 (6)流量系数计算 (7)参考资料1、GB/T 12234……………………………………………法兰和对焊连接钢制闸阀2、JB/T 79.2………………………………………………凹凸面整体铸钢管法兰3、GB/T 12221……………………………………………阀门结构长度4、机械工业出版社………………………………………《机械设计师手册》5、机械工业出版社………………………………………《实用阀门设计手册》说明1、以公称压力作为计算压力2、对壳体壁厚的选取,在满足计算壁厚的前提下,按相关标准取壳体最小壁厚且圆整整数,已具裕度3、涉及的材料许用应力值按-29~38℃时选取4、适用介质为水、油、气等介质5、不考虑地震载荷、风载荷等自然因数6、瞬间压力不得超过使用温度下允许压力的1.1倍7、管路中应安装安全装置,以防止压力超过使用下的允许压力-1-6 密封面上密封力 Q MF πq MF (D MN +b M ) b M92692.8 N 7 密封面必需比压 q MF 《实用阀门设计手册》10 MPa 8 密封面计算比压 qQ MZ /π(D MN +b M ) b M68.3 MPa 9 密封面许用比压〔q 〕 《实用阀门设计手册》150 MPa结论: 〔q 〕≥q ≥q MF 合格型 号DN350 Z40H-64简图零件名称 闸 板 材料牌号 WCB 计算内容 闸板强度验算根 据 《阀门设计计算手册》 序号 计算数据名称符号公 式数 值 单位1 中心处弯曲应力 σW KPD MP 24(S B -C)2115.4 MPa 2 计算压力 P 设计给定 6.4 MPa 3 密封面平均直径 D MP D MN +b M 328 mm 4密封面内径D MN设计给定298mm5 密封面宽度b M设计给定30 mm6 闸板厚度S B设计给定46 mm7 附加厚度 C 设计给定 2 mm8 系数K 设计给定(按自由周边) 1.249 许用弯曲应力〔σW〕《实用阀门设计手册》120 MPa结论:〔σW〕≥σW合格型号DN350 Z40H-64 简零件名称阀杆材料牌号2Cr13计算内容阀杆强度验算根据《阀门设计计算手册》序号计算数据名称符号公式数值单位1 关闭时阀杆总轴向力Q FZ′K(Q MJ+Q MF) +Q P+Q T68540.637 N2 开启时阀杆总轴向力Q FZ″K(Q MJ+Q MF) -Q P+Q T41370.845 N3 阀杆最大轴向力Q FZ=Q FZ′68540.637 N4 摩擦系数K 设计给定0.055 密封面处介质作用力Q MJπP (D MN+b M)2/4 540502.0N6 密封面上密封力Q MFπq MF(D MN+b M) b M92692.8N7 阀杆径向截面上介质作用力Q PπPd F2/4 13584.896 N-6-。
闸阀设计与计算的基本内容
闸阀设计与计算的基本内容闸阀设计与计算的基本内容⼀、设计输⼊即设计任务书。
应明确阀门的具体参数(公称通径、公称压⼒、温度、介质、驱动⽅式等),使⽤的条件和要求(如室内或室外安装、启闭频率等)及相关执⾏的标准(产品的设计与制造、结构长度、连接型式、产品的检验与试验等)⼆、确定阀门的主体材料应根据设计输⼊的参数,经综合考虑后确定适⽤的阀门主体材料。
三、确定阀门承压件的制造⼯艺⽅法(铸造、锻造、焊接、铸焊……) 四、确定阀门总体结构型式(即⽅案设计),为便于讲解,本节内容按明杆,楔式,蝶型开⼝阀盖,代中法兰,填料压紧的结构设计。
五、确定阀门的结构长度和连接尺⼨六、确定阀体阀座处的流通通道尺⼨七、闸阀的设计与计算此部份很关键,属于技术设计范畴,应边计算边绘制总图。
1.承压件壁厚的计算2.密封副的总作⽤⼒和⽐压的计算3.阀体与阀盖的连接型式和密封结构的确定 4.阀杆的强度计算 5.闸板的强度计算 6.中法兰的强度计算 7.阀盖的强度计算 8.⽀架的强度计算 9.阀杆螺母的强度计算 10.填料压盖的强度计算 11.活节螺栓的强度计算 12.销轴的强度计算13.选配电动或⽓动传动装置及确定⼿动传动⼿轮的直径 14.阀门流量系数的计算 7.1 承压件壁厚的计算承压件壁厚的确定⽅法有以下三种,即查表法,插⼊法和计算法。
7.1.1 查表法若设计输⼊明确规定了是标准阀门,并且其参数在相应标准规定范围内时,可按指定的相应标准规定的值查出。
7.1.2 插⼊法此种情况,适⽤于设计输⼊的参数与标准内容的规定值不⼀致的情况下,亦即不能按设计输⼊的参数值在标准中直接查出此时,可按下述⽅法进⾏插⼊计算:()N N1m m1m2m1N2N1P P t t t t P P -=+--式中:t m :需计算和确定的承压件壁厚 t m1:查P N1时的壁厚 t m2:查P N2时的壁厚 P N1:公称压⼒的⼩值P N2:公称压⼒的⼤值7.1.3 计算法:1、计算壁厚的原则1)对脆性材料和塑性材料,其适⽤的公式不同2)对薄壁容器和厚壁容器,其适⽤的公式也不同,⼀般以计算处的外径(D )和内径(d )之⽐来区分:当D /d ≤1.2时,为薄壁容器 D /d >1.2时,为厚壁容器3)计算时,应以承压件最⼤内腔尺⼨为依据,⼀般以阀门通道内径为基准计算 4)承压件形状不同,应按不同的公式进⾏计算 5)阀体与阀盖的壁厚可取同⼀值。
闸阀阀杆零件设计计算书样本.
序号符号公式结果1 f 'm 设计给定2 f ''m 设计给定3A 设计给定456Q MJ 设计已定7Q MF 设计已定8Q g 设计给定9设计给定(自动密封单面强制密封双面强制密封(自动密封 (单面强制密封闸板自重密封类型开启时阀杆作用于闸板上的力11Q2Q1关闭时阀杆作用于闸板上的力10图号零件名称阀杆闸阀阀杆零件设计计算书材料牌号强度计算,稳定性校核计算内容数据名称密封面处介质作用力密封面上密封力关闭时闸板与阀座密封面摩擦系数开启时闸板与阀座密封面摩擦系数闸板楔半角关闭时闸板与阀座密封面摩擦角开启时闸板与阀座密封面摩擦角Gm MJm Q tg f Q f -×-×'1(cos 'j j --+××+g MJ MF Q tg tg Q Q 8.9'(cos (2j r j '((cos j j r j tg tg Q MJ++××gMJ MF Q tg tg Q Q 8.9cos '((2-×+×+j r j GmMJm Q tg f Q f +×-×''1(cos ''j j ---××+g MJ MF Q tg tg Q Q 8.9''(cos (2j r j ''((cos j j r j tg tg Q MJ --××j 'r ''r'(m f Arctg''(m f Arctg板上的力Mpa 单位 mm N mm N N N N mm mm N.mm N.mm mm mm N.mm N.mm 第6页 2012-2-27N.mm N.mm 单位 N.mm N.mm mm 2 Mpa mm2 Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa mm mm Mpa mm mm mm Mpa Mpa mm mm 第7页 2012-2-27Mpa 单位 Mpa Mpa 第8页 2012-2-27。
闸阀阀杆标准长度_解释说明以及概述
闸阀阀杆标准长度解释说明以及概述1. 引言1.1 概述闸阀是一种常用的流体控制设备,广泛应用于工业生产和民用供水系统中。
而闸阀的阀杆标准长度对其性能和使用寿命具有重要影响。
因此,本文将对闸阀阀杆标准长度进行解释说明,并概述相关内容。
1.2 文章结构本文共分为五个部分:引言、闸阀阀杆标准长度解释说明、闸阀阀杆标准长度的设计原则、闸阀阀杆标准长度的应用及注意事项以及结论与展望。
在引言部分中,将简要介绍本文的概述以及文章结构安排。
1.3 目的本文旨在提供关于闸阀阀杆标准长度的详细解释说明,并探讨其设计原则、应用及注意事项。
通过本文的撰写,读者将更好地了解闸阀阀杆标准长度与其功能及性能之间的关系,从而在实际使用中做出正确选择并采取有效措施。
同时,本文还将对未来研究方向做出展望,为该领域相关研究提供借鉴和参考。
2. 闸阀阀杆标准长度解释说明2.1 闸阀概念介绍闸阀是一种常用的流体控制装置,它通过阀瓣的升降来实现对流体介质的开启和关闭。
闸阀通常由阀体、阀板(也称为阀瓣)和阀杆组成。
其中,闸阀的阀杆起到连接和传递运动力的作用。
2.2 阀杆功能及重要性阀杆是连接闸板与操作机构之间的部件,它能够将操作机构施加的力量传递给闸板,从而实现对流体介质的控制。
因此,阀杆在闸阀中扮演着重要角色。
合理设计与选择合适长度的标准阀杆可确保闸板正常运行和安全可靠性。
2.3 标准长度定义和规范标准长度是指在选择、设计或购买闸门时所遵循的一种规范或标准。
根据行业标准和规范要求,不同类型、尺寸和压力等级的闸门通常会有相应的标准长度范围。
通常情况下,标准长度是根据设计需求、操作要求、安全性和经济性等综合考虑而确定的。
设计阀杆的长度需要考虑以下因素:a) 闸门的尺寸和类型:不同尺寸和类型的闸门对阀杆长度有不同的要求。
b) 闸门所处工况环境:根据介质性质、温度、压力等条件选择合适长度的阀杆,以确保闸门能够正常运行且承受环境影响。
c) 操作方式:根据使用情况确定是否需要手动操作或自动化控制,并相应地选择适当长度的阀杆。
毕业设计计算说明书闸阀
目录一、设计基本参数 (2)1、型号 (2)2、执行标准 (2)3、阀门结构 (2)二、计算过程 (2)1、密封面比压的验算 (2)2、阀体最小壁厚计算 (3)①、查表法 (3)②、计算法 (3)3、闸板的计算 (3)4、阀杆得强度计算 (4)5、阀杆头部强度验算 (6)6、阀杆稳定性验算 (7)7、中法兰连接螺栓 (7)7。
1常温时强度验算 (7)7。
2中法兰连接螺栓初加温时强度验算 (9)7。
3中法兰连接螺栓高温时强度验算 (10)8、阀体(中法兰)强度验算 (11)9、阀盖的强度验算 (13)10、阀盖支架(T型加强筋) (14)11、手轮总扭矩及圆周力 (16)参考文献 (18)一、 设计基本参数:1、型 号:80Z40H —402、执行标准:阀门设计按照GB/T 12234-2007年的规定; 阀门法兰按照GB/T 9113.1—4的规定; 阀门结构长度按照GB/T 12221的规定; 阀门试验与检验按照GB/T 13927的规定;3、技术参数:①、公称尺寸DN:80 ②、公称压力PN :40 ③、适用温度范围:≤350℃ ④、介质化学性能:水、蒸汽、油品. 4、阀门结构:①、密封副结构:环状密封 ②、中法兰结构:凹凸面 ③、阀杆结构:明杆二、 计算过程: 1、密封面比压的验算1、密封面比压计算公式:-—-—---④ 式中:阀座密封面内径d= 80 mm ; 阀座密封面宽度bm= 10 mm; 2、出口端阀座密封面上的总作用力: 式中:作用在出口密封面上的介质静压力:2MJ Q =0.785(d+bm)P = 25446.90 N ;①)()(MPa bmbm d Q q MZ+=π)(N Q Q QMJ MF MZ+=密封面上达到必需比压时的作用力:MF MF Q =(d+bm)bmq π= 21205。
75 N ;②代入得:MZ Q = 21205。
75 N; 代入④得:q= 16。
闸阀截止阀球阀扭矩计算
闸阀截止阀操作转矩计算法(热工所/罗托克经验公式)此计算方法,比“三化”使用的计算方法要简便得多,计算结果接近实际转矩,已由对电厂实测结果证实。
此计算方法主要由以下几个部分组成:1、计算介质压力对阀门闸板或阀芯施加的推力乘阀门系数,即:P1=F×P×K式中:F=阀门的通径面积(cm2);P =介质的工作压力(kg/cm2);K =阀门系数,视介质种类、温度及阀门行驶而定。
阀门系数表2、计算填料的摩擦推力和转矩,以及阀杆的活塞效应所产生的推力总和P2。
压紧填料压盖,会给明杆闸阀的阀杆增加摩擦力,给旋转杆阀门的阀杆增加转矩。
管道压力作用于阀杆(通过填料压盖处)的截面积上,为开启阀门的趋势。
当道压力在64kgf/cm2以上时介质对明杆闸阀阀杆的推力是很大的,即所谓活塞效应。
故当介质压力≥64kgf/cm2时,对于明杆闸阀应予考虑。
而对截止阀,其阀杆面积已包括在阀芯面积中,所以活塞效应可忽略。
对于暗杆阀,以上3项均应计算。
填料的摩擦推力和转矩以及阀杆的活塞效应表3、计算阀门阀杆的总推力(Kgf),即ΣP=P1+P2,再将此推力乘以下表中的阀杆系数,获得阀门操作转矩Kgf.M梯形螺纹的阀杆系数(kgf.m/kgf)表 (阀杆尺寸=直径×螺距,单位:mm)道压力高,则采用管道压力),阀门形式、介质的种类、阀杆直径与螺距。
现以下列示例来说明计算的方法与步骤。
有一明杆楔式闸阀,公称直径为 100mm,管道压力为 40kgf/cm2,阀杆为 Tr28*5mm,介质为 520℃蒸汽,求阀门的操作转矩。
1.由表 1查得阀门通道面积:78.540cm2;2.取压差,阀门工作恶劣情况是在管道压力下开启,故,压差:40kgf/cm2;3.由表 2查得阀门系数:0.45;4.净推力为:P1=F×P×K=(1)×(2)(×3)=78.540×40×0.45=1413.72 kgf;5.由表 3查得摩擦推力 P2:680kgf;6.如管道压力为 64 kgf/cm2以上,应加入介质对阀杆的推力,即活塞效应,因此例管道压力为 40 kgf/cm2,故不加。
阀杆推力、操作扭矩及-美国太平洋算法--闸阀、截止阀
400℃以下 0.25 0.35 1.15 1.5
表 5
梯形螺纹阀杆系数
阀杆尺寸 阀杆尺寸 直径×螺 直径×螺 阀杆系数/m 阀杆系数/m 距 距 /mm×mm /mm×mm 10×3 0.00111 46×8 0.00435 12×3 0.00125 48×8 0.00449 14×3 0.00140 50×8 0.00464 16×3 0.00154 52×8 0.00478 16×4 0.00167 55×8 0.00500 18×4 0.00181 60×8 0.00536 20×4 0.00195 65×10 0.00598 22×5 0.00223 70×10 0.00634 24×5 0.00238 75×10 0.00670 26×5 0.00252 80×10 0.00706 28×5 0.00266 85×12 0.00768 30×6 0.00294 90×12 0.00804 32×6 0.00308 95×12 0.00840 34×6 0.00323 100×12 0.00876 36×6 0.00337 110×12 0.00948 38×6 0.00351 120×16 0.01072 40×6 0.00366 42×6 0.00380 44×8 0.00420
2
0 N 牛顿 29 mm
如果不知道阀门上游最大最压力P1值(如管道压力不大于6.89MPa时,阀杆载荷f2可忽略 不计,可取表1中压力值(Mpa)来进行计算。 阀杆填料摩擦力 扭矩 阀杆推力 阀杆系数 手轮圆周力 手轮直径 f3 M F 6670 N 牛顿 具体数据见表4 M=阀杆推力F×阀杆系数 F=f1+f2+f3 阀杆系数见表5 Fs=M/(W/2)
通径 mm DN15 DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 DN65 DN80 DN100 DN125 DN150 DN200 DN250 DN300 DN350 DN400 DN450 DN500 DN550 DN600 DN650 DN700 DN750 DN800 DN850 DN900 DN950 DN1000 DN1050 DN1200 DN1350 DN1400 DN1500
闸阀设计验算程序认证版
阀杆材料的许用压应力(Mpa)-----------------点击给定 [σY]
查表4-11给定
阀杆材料的许用扭应力(Mpa)-----------------点击给定 [τN]
查表4-11给定
阀杆材料的许用合成应力(Mpa)---------------点击给定 [σ∑]
查表4-11给定
阀杆强度是否合格?-------------------------计算输出 ?
防转键的摩擦力(N)-------------------------计算输出 FJ
阀杆中心与防转键的距离(mm)----------------计算输出 R
防转键的部份摩擦系数----------------------点击给定 fJ
阀杆最小截面积(mm^2)-----------------点击给定(计 算 阀)杆最小断面系数(mm^3)---------------点击给定(计 算)
明杆楔式单闸板闸阀计算书
G200Z40H-100C
计算参数/说明
符号
表达式
计算压力(Mpa)-----------------------------给 定 P
设计给定
壳体内径(mm)------------------------------给 定 DN
设计给定
密封面内径(mm)----------------------------给 定 DMN
设计给定
密封面宽度(mm)----------------------------给 定 bM
设计给定
材料的许用拉应力(MPa)-------(铸件)--------点击给定 [σL]
材料的许用拉应力(MPa)-------(锻件)--------点击给定
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S Bˊ=PxDn/(2.3x〔σL〕-P)+C=7.2mm1.2 计算压力P=1.6MPa1.3 计算内径D n=51mm1.4 许用拉应力〔σL〕=92MPa 表3-3 1.5 腐蚀余量C=4mm2、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Q MZ=Q MJ+Q MF=318979N2.2密封面处介质作用力Q MJ=π/4(D MN +b M)2P=169170N2.3密封面内径D MN =347mm2.4密封面宽度b M=20mm2.5计算压力P=1.6 MPa2.6密封面上密封力Q MF =π(D MN +b M)b M q MF=149809N2.7密封面必须比压q MF=6.5MPa 表3-13 2.8密封面实际比压q=Q MZ/π(D MN +b M)b M =29.62MPa2.9密封面许用比压〔q〕=50MPa 表3-14q MF<q<〔q〕即6.5<29.62<50合格3、阀杆的强度计算3.1关闭时阀杆总轴向力Q′FZ=K1Q MJ+K2Q MF+ Q p +Q T=181532N3.2开启时阀杆总轴向力Q″FZ=K3 Q MJ +K2 Q MF-Q p + Q T =174498 N3.3阀杆最大轴向力Q FZ=181532 N 取Q′F、Q″FZ较大值3.4系数K1=0.29 K2=0.77 K3=0.41 K4=0.62 表3-31 3.5密封面处介质作用力Q MJ =169170 N3.6密封面上密封力Q MF =149809 N3.7阀杆径向截面上介质作用力Q p=π/4d2F p=1570N3.8阀杆直径d F2=1936mm3.9计算压力p=1.6MPa3.10阀杆与填料摩擦力Q T =ψd F b T p=14688N3.11系数ψ=3.263.12填料深度h T=70mm3.13填料宽度b T=10mm3.14轴向拉应力σL= Q″FZ /F s=190MPa3.15轴向压应力σY= Q′FZ /F s=198MPa3.16阀杆最小截面积F s =918mm2 表3-17(按退刀槽处F t)3.17扭应力τN=M′FL/W s=99.84MPa3.18关闭时阀杆螺纹摩擦力矩M′FL = Q′FZ R FM =807817Nmm3.19螺纹摩擦半径R FM =4.45mm 表3-16(3)3.20阀杆最小断面系数W s=8000mm33.21合成应力σ∑=√σY2+4τN2=99.84MPa3.22许用拉压力〔σL〕=215Mpa 表3-73.23许用压应力〔σY〕=240Mpa 表3-73.24许用扭应力〔τN〕=140Mpa 表3-73.25许用合成应力〔σ∑〕=225Mpa 表3-7σL<〔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-Q T)/2bh=77.86MPa4.2 开启时阀杆总作用力Q″FZ =181532N4.3 阀杆与填料摩擦力Q T=14688N4.4 b=47.2mm4.5 h=22.7mm4.6 许用剪应力〔τ〕=129Mpa 表3-7τ<〔τ〕合格5、阀杆稳定性验算5.2 实际细长比λ=4µλl F/d F=33.85.3 支承型载影响系数µλ=15.4 阀杆直径d F=20mm5.5 临界细长比λL=405.6 压应力σL= Q′FZ/F=325MPa5.7 关闭时阀杆总轴向力Q′FZ=6219N5.8 阀杆截面积F=400mm25.9 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=(D MN+b M) /2=183.5mm6.3 系数KK=1.246.4 计算压力p=1.6MPa6.5 许用弯曲应力〔σw〕=110MPa6.6 腐蚀余量C=4mm6.7 实际厚度S B=36mmS′B <S B 合格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′=Q DJ+Q DF+Q DT+Q′FZ=531190N7.2 最小预紧力Q″=Q YJ=26121N7.3 螺栓计算载荷Q L=531190N7.4 垫片处介质作用力Q DJ= D DP pπ/4=277450N7.5 垫片平均直径D DP=470mm7.6 计算压力p=1.6MPa7.7 垫片上密封力Q DF=2πD DP B N m DP p=16717N7.8 垫片有效宽度B N=1.7mm 表3-23(根据b DP)7.9 垫片宽度b DP=10mm7.10 垫片系数m DP=2 表3-247.11 垫片弹性力QDT=ηQ DJ=55490N7.12 系数η =0.27.13 关闭时阀杆总轴向力Q′FZ =181532N7.14 必须预紧力Q YJ=πD DP B N q YJ K DP=26121N7.15 密封面预紧比压q YJ=10MPa7.16 垫片形状系数K DP=17.17 螺栓拉应力σL=Q L/F L=87.38MPa7.18 螺栓总截面积F L =ZF1=6079mm27.19 螺栓数量Z=167.20 单个螺栓截面积F1 =380mm 表3-9(根据d L)7.21 螺栓直径d L=22mm7.22 许用拉应力〔σL〕=169Mpa 表3-9(根据 d L)7.23 螺栓间距与直径比L J=πD1/Zd L=4.67.24 螺栓孔中心圆直径D1=516mm注:1、σL <〔σL〕合格2、2.7< L J<4合格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=Q LZ+ Q′t =2167471N8.2 常温时螺栓计算载荷Q LZ =531190N8.3 初加温时螺栓温度变形力Q′t =△t′αLL/F L E L+δDP/F DP E DP=239666095N8.4 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 =31mm8.8 中法兰厚度h=28mm8.9 垫片厚度δDP =3mm8.10 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F L=6079mm28.13 螺栓材料弹性模量E L=2.01×105Mpa 表3-8(根据t′L)8.14 垫片面积F DP=πD DP b DP =14785mm28.15 垫片平均直径D DP=470mm8.16 垫片宽度b DP=20mm8.17 垫片材料弹性模量E DP=3×103Mpa 表3-248.18 螺栓拉应力σ′L=Q′LZ/F L=174MPa8.19 安全系数n′s=(σs) t′L /σ′L =3.398.20 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=Q LZ+Q″t=2030543N9.2 常温时螺栓计算载荷Q LZ =1993900N9.3 高温时螺栓温度变形力Q″t= Q′t△t″/△t′=36643N9.4 高温时温度差△t″=19℃表3-259.5 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=173571N9.8 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/F L=163MPa9.11 螺栓总面积F L =12456mm29.12 安全系数n″s=(σs)t″L /σ″L=3.199.13 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= Q LZ /〔σw 〕=19548mm210.2 初加温时比值系数n′= Q′LZ /〔σ′w 〕=14260mm210.3 高温时比值系数n″= Q″LZ /〔σ″w 〕=26032mm210.4 计算载荷Q=2030453N取n,n′,n″中最大时的Q LZ,Q′LZ,Q″LZ10.5 常温时螺栓计算载荷Q LZ=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3-310.9 许用弯曲应力〔σ′w 〕= (σs)t″F /1.25=152MPa10.10 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3-210.14 法兰温度t″F =350℃10.15 蠕变极限(σR) t″F =70Mpa 表3-2(根据t″F)10.16 I-I断面弯曲应力σWI =Ql1/ W I=59MPa10.17 力臂l1=(D1-D M)/2=36.75mm10.18 螺栓孔中心圆直径D1=628.5mm10.19 中法兰根径D m=555mm10.20 断面系数W I=(π/6) D m h2=1265200mm310.21 中法兰厚度h=22mm10.22 II-II断面弯曲应力σWII =0.4Ql2/ W II =107MPa10.23 力臂l2=l1+(D m-D n) /4=56.75mm10.24 计算内径D n =51mm10.25 断面系数W II=(π/6)[(D m+D n)/2][(D m-D n)/2]2=43122711 阀盖的强度验算11.1 I-I断面拉应力σ=p D n /4(S B-C)+ Q′FZ /πD n (S B-C)=25.68MPa 11.2 计算压力p=1.6MPa11.3 计算内径D n=423mm11.4 实际厚度S B=15.9mm11.5 腐蚀余量C=4mm11.6 关闭时阀杆总轴向力Q′FZ =181532N11.7 Ⅱ-Ⅱ断面剪应力τ=pd r/4(S B-C)+Q′FZ/πd r (S B-C)=52MPa11.8 d r=100mm11.9 许用拉应力〔σL〕=92Mpa 表3-3 11.10 许用剪应力〔τ〕=55Mpa 表3-3σL<〔σL〕,τ<〔τ〕合格12、填料压盖强度验算12.1 I-I断面弯曲应力σW1 =M1/W1=17.4MPa12.2 I-I断面弯曲力矩M1=Q YT l1/2=750963Nmm12.3 压紧填料总力Q YT=π(D TN2-d F2)qT/4=24225N12.4 填料箱内径D TN=96mm12.5 阀杆直径d F=20mm12.6 压紧填料必须压力q T=ψp=7.15MPa12.7 系数ψ=1.43 表3-15 12.8 计算压力p=5.0MPa12.9 力臂l1=(l-D TN)/2=62mm12.10 l=220mm12.11 I-I(断面)断面系数W1=Bh2/6=43200mm312.12 B=96mm h=30mm12.13 II-II断面弯曲应力σW2=M2/W2=13MPa12.14 II-II断面弯曲力矩M2=Q YT l2/2=1332375Nmm12.15 力臂l2=l/2=110mm12.16 II-II(断面)断面系数W2==I2/Y2=102740mm312.17断面惯性矩I2 =[(BR―d)Y32+( B R―D TN)( Y2―h)3+(D TN―d)(H―Y2)3]/3 =2979452N12.18 II-II断面中性轴到填料压盖上端的距离Y2=1(D TN―d)H2+(B R―D TN)h22(D TN―d)H+(B R―D TN)h=29mm12.19 BR=120mm d=75mm H=70mm12.20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。
阀门设计计算的主要内容
阀门设计计算的主要内容为便于在设计之前对各类阀门的计算内容有个概括了解和便于叙述,现将各类阀门的计算内容作一个大概介绍,对其具体的计算方法将在下面各章中分别加以叙述。
闸阀和截止阀对于闸阀和截止阀,在设计时,一般应进行下列内容的计算:阀体最小壁厚;密封面上的总作用力及计算比压;阀杆的强度核算;阀杆的稳定性校验;闸板或阀瓣的强度计算;中法兰连接螺栓强度校验;中法兰强度计算;阀盖和支架强度计算;阀杆螺母强度计算;阀门转矩及手轮直径的确定;其他主要零件的强度计算。
球阀设计球阀时,通常应进行下列内容的计算:阀体的最小壁厚;球体的最小直径计算;单向密封阀座密封比压的计算;双向密封阀座密封比压的计算;体腔中压力超过1.33倍额定压力时,自动泄压阀座的计算;阀座预紧力的计算;低压密封(气密封)时密封比压的计算;阀杆与球体连接部分挤压强度验算;球阀在最大压差时转矩的计算;阀杆强度的校验;阀座压缩弹簧的计算;中法兰厚度的计算;中法兰连接强度的校验;其他主要零件的计算。
旋塞阀设计旋塞阀时,通常应进行下列内容的计算:阀体最小壁厚;塞体的通道尺寸;塞体的外形尺寸;阀座的介质作用力及计算比压;全压差时,旋塞的最大启闭力矩;阀杆的强度校验;塞体的强度校验;弹性元件及其他主要零件的计算。
止回阀(1)旋启式止回阀及升降式止回阀根据设计时的给定条件,旋启式止回阀一般应进行下述内容的计算:阀体和阀盖最小壁厚的计算;密封面上总作用力及计算比压;中法兰强度计算;中法兰联接螺栓强度校验;阀瓣强度计算。
(2)对于排空止回阀还应计算:旁泄孔;止回阀开启高度,开启力及开启阻力。
蝶阀对于蝶阀一般进行下述内容的计算:压力升位;阀体最小壁厚的计算;阀瓣相对厚度的计算;密封面上密封比压的计算;蝶板上动水作用力及力距;蝶板上静水作用力及力矩;蝶阀的启闭转矩的计算;阀杆强度验算;蝶板的强度验算。
安全阀设计安全阀时,通常应进行下列内容的计算:阀体和阀盖最小壁厚的计算;密封面密封力及密封比压的计算;压缩弹簧的计算;中法兰强度计算;中法兰联接螺栓强度计算;安全阀喉径的确定;杠杆式安全阀阀瓣上的作用力与重锤力平衡方程式;安全阀排量的计算(液体介质、饱和蒸汽、过热蒸汽、气体介质)。
闸阀设计计算书
#VALUE! #VALUE! #VALUE!
235
结论:λ0<λ<λL σ<〔σ〕合格
计算书
共
页
型
号
Z***H-***LB
零件名称
闸板
材料牌号
WCB
简图
计算内容
厚度
DN
**"
序号
名称
符号
式中 符号
公式
单位
B
1
计算厚度
S'B
R√(K*P)/〔σw〕+C mm
2
密封面平均半径
QL/(Z*F1) Z*F1
设计给定 查表4-9(根据dL)
设计给定 查表4-9(根据dL)
πD1/Z*dL 设计给定
单位
N N N N mm Mpa N mm mm
N
N N MPa
MPa mm2 个 mm2 mm Mpa
mm
结论:σL<〔σ〕 2.7<LJ <4 合格
表7
页
第页
计算数据
#VALUE! #VALUE! #VALUE! #VALUE!
Mpa mm mm2 MPa
15
螺栓拉应力
σ"L
Q"LZ/FL
MPa
16
安全系数
n"s
(σs)"tL/σ"L
17
屈服极限
(σs)"tL 查表4-8(根据t"L) MPa
表9
页
第页
计算数据
#VALUE! #VALUE! #VALUE! 18.00 425.00
*** #VALUE! 382.50 364.50 #VALUE!
闸阀阀杆零件设计计算书样本
d ?
FS
2
(无推力球轴承) (有推力球轴承) (无推力轴承时)
mm mm N.mm N.mm
mm mm N.mm
N.mm
第2页
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30 开启时轴承摩擦系数 M''g
Q' ' FZ
?f g
? D gP 2
(有推力轴承时)
M'FL+M'FJ (无推力球轴承)
序31 关闭时阀杆的总扭矩 M'FZ M'FL+M'g (有推力球轴承)
19 开启时阀杆总轴向力 Q''FZ Q2 - QP + QT
20 阀杆最大轴向力 QFZ QFZ=max{Q'FZ , Q''FZ}
结果
Mpa 单位 mm
N mm
N N N N
21 是否有推力球轴承 关闭时阀杆螺纹
22
摩擦半径
R'FM
开启时阀杆螺纹
23
摩擦半径
R''FM
关闭时阀杆螺纹
24
摩擦力矩
M'FL
QFZ / FS 查表(按退刀槽处的断面系数) M FZ
WS
38 阀杆合成应力
s?
s 2 + 4t N 2
39 阀杆许用拉应力 [s L ] 查表
40 阀杆许用剪应力 [t N ] 查表
41 阀杆许用合成应力 [s ? ] 查表
42 阀杆头部宽度 B 设计给定
43 阀杆头部厚度 h 44 阀杆头部剪应力 τ
设计给定 Q''FZ -QT
2 ?B ?h
45 阀杆头部最大直径 D 设计给定
闸阀阀杆计算强度校核
关闭时阀杆所受的最大总轴向力 介质作用于阀杆的轴向力
阀板作用在阀杆上的轴向载荷 阀杆直径(装杆密封处) 阀门额定工作压力 阀座对闸板的正压力 闸板与阀座面的摩擦系数 密封面内径
阀杆所承受的最大轴向应力бy
阀杆最小截面积 阀杆丝杠小径
阀杆所承受的最大扭应力τ
闸阀驱动转矩(正常工况下) 闸阀最大驱动转矩
பைடு நூலகம்b M
/
1 0
公式
F=F J + W +Q T F J =πd F 2 P C /4
W= N 1 μ 1 预先假定 设计给定 N 1 =π(D MN ) 2 P C /4 设计给定 设计给定 б y =F/A
A=πd min 2 /4 预先假定
τ = M' FZ /ω S
M FZ =FR FM M' FZ =nFR FM
考虑实际工况的影响(乘以安全系数n=1.5)
阀杆螺纹摩擦半径
阀杆螺纹中径 螺纹升角 1"阀杆:4.1°=0.07rad 螺纹升角 1-1/4"阀杆:3.3°=0.06rad
闸阀阀杆强度验
算
设计输入(阴影部分) 符号
3-1-16 15k
F
137,499.15
FJ
91,051.37
W
33,123.20
dF
合格
v = arctan fv
α f v f / cos 2
设计给定 设计给定 Q T =πd F h T μ T P C 设计给定
设计给定 对圆形截面:ω S =πd min 3 /16
查参考文献【3】
2 y
3
2
查参考文献【3】:[б∑]=0.83б s
闸阀截止阀球阀杆长度计算
闸阀杆计算
阀杆长=阀体内阀杆长+阀盖长+支架长+伸出螺母长+3牙螺距
阀体内阀杆长=体阀座中心高-1/2闸板外径-1/3闸板密封面宽度
+闸板外径内的T形槽深
阀杆倒关长=阀体内阀杆长+阀盖倒关深-开启高度
开启高度=阀座内径+1/2闸板密封面宽度
阀杆螺纹长=3牙螺距+阀杆螺母螺纹长+开启高度+3~4牙螺距
截止阀杆计算
阀杆长=阀体内阀杆长+阀盖长+3牙螺距+手轮和螺母垫片厚
阀体内阀杆长=体阀座平面深-阀瓣密封面至阀瓣螺纹槽底长
阀杆倒关长=阀体内阀杆长+阀盖倒关深-开启高度
开启高度=阀座通径×25~35%
阀杆螺纹长=手轮和螺母垫片厚+3牙螺距+阀杆螺母长+开启高度+4~5牙螺距
阀杆光杆长(非螺纹部位长)=阀体内阀杆长+阀盖法兰面至填料函高度+填料压盖高
球阀杆计算
阀杆长=阀体中心高-球体中心至阀杆槽底部长+填料压盖高-2~3+定位片、挡圈和手柄厚+2~3
阀杆端部长=体中心至体止退垫平面长-1~2。
闸阀基础知识及设计计算
闸阀基础知识及设计计算永嘉科技中心胡老师2009-11-27日电话通知:2009.12.2~3日(周三~周四)为阀门培训班讲课。
内容有:闸阀基础知识闸阀设计计算时间:1~1.5天,上下午各3小时,共6~9课时。
上午8:30~11:30,下午 14:00~17:00课时计划第一部分:闸阀基础知识,参数、型号类别、典型结构及工作原理。
第二部分:闸阀设计计算。
重点:闸阀类别、原理及计算难点:承压件及阀杆计算目录第一部分:闸阀基础知识,参数、典型结构及工作原理1.1阀门的定义1.2流体力学基本概念与术语1.3闸阀结构特点1.4闸阀类型1.5闸阀用途第二部分:闸阀设计计算2.1零件设计:2.1.1阀座设计2.1.2闸板设计2.1.3阀体设计2.1.4阀盖设计2.1.5阀杆设计2.1.6装配设计2.2闸阀设计计算:2.2.1闸板厚度计算2.2.2阀体壁厚计算2.2.3密封比压计算2.2.4阀杆操作力计算1.阀门基础知、典型结构及工作原理1.1阀门的定义用来控制管道内介质的,具有可动的机械产品的总体(见GB/T21465-2008 2.1)阀门是在流体系统中,用来控制流体的方向、压力、流量的装置。
阀门是使配管和设备内的介质(液体、气体、粉末)流动或停止、并能控制其流量的装置。
1.2流体力学基本概念与术语1.2.1.流动——物质在外力(如重力、离心力、压差等)作用下,发生宏观运动。
1.2.2.流体——能够流动的物质液体、气体液体可以发生形变,其形状取决于所盛装的容器的形状,在理想状态下,液体不可压缩。
气体可以改变大小,在密闭的容器中气体总是充满容器空间,气体可以压缩。
1.2.3.理想流体与实际流体:流动时没有粘滞性的流体为理想流体,流动时有粘滞性的流体为实际流体。
很显然,理想流体并不存在,只是为了研究某些问题的方便而提出的假设。
1.2.4. 流体力学——研究流体平衡状态规律的科学为流体静力学,研究流体运动力学规律及其应用的科学为流体动力学,综合称流体力学。
闸阀阀杆零件设计计算书样本
d ?
FS
2
(无推力球轴承) (有推力球轴承) (无推力轴承时)
mm mm N.mm N.mm
mm mm N.mm
N.mm
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30 开启时轴承摩擦系数 M''g
Q' ' FZ
?f g
? D gP 2
(有推力轴承时)
M'FL+M'FJ (无推力球轴承)
序31 关闭时阀杆的总扭矩 M'FZ M'FL+M'g (有推力球轴承)
开启时闸板与阀座密 5 封面摩擦角
r''
Arctg ( f ' 'm )
6 密封面处介质作用力 QMJ 设计已定
7 密封面上密封力 QMF 设计已定
8
闸板自重
Qg 设计给定
结果 单位
角度 角度 角度
N N 千克
9
密封类型
设计给定
f 'm ?QMJ cos j (1 - f 'm ?tgj )
-
QG
(自动密封)
QFZ / FS 查表(按退刀槽处的断面系数) M FZ
WS
38 阀杆合成应力
s?
s 2 + 4t N 2
39 阀杆许用拉应力 [s L ] 查表
40 阀杆许用剪应力 [t N ] 查表
41 阀杆许用合成应力 [s ? ] 查表
42 阀杆头部宽度 B 设计给定
43 阀杆头部厚度 h 44 阀杆头部剪应力 τ
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2021/4/3
55 临界细长比 λ2 查表
56 阀杆压应力
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阀门设计计算书
阀门设计计算书一、引言阀门作为流体控制的重要设备,其设计计算是确保其正常运行的关键。
本文将对阀门设计计算的相关内容进行详细介绍。
二、阀门选型计算1. 流量计算根据阀门所处的工况和要求,通过流量计算确定阀门的尺寸和额定流量。
流量计算可以通过根据流体的性质和系统需求,利用公式或者流量计算软件进行求解。
2. 压力损失计算阀门在实际工作中会产生一定的压力损失,因此需要进行压力损失计算。
根据阀门的类型、材料、流体性质、流速等参数,通过经验公式或者阀门厂家提供的数据,计算出阀门的压力损失。
3. 阀门尺寸计算阀门的尺寸设计是根据工作流量和压力损失来确定的。
根据流量和压力损失计算的结果,结合阀门的特性曲线,选择合适的阀门尺寸。
三、阀门材料计算1. 阀门材料选择根据阀门所处的工况和流体性质,选择合适的阀门材料。
常见的阀门材料有铸铁、碳钢、不锈钢等,根据阀门的工作温度和介质的特性,选择适合的材料。
2. 阀门密封材料选择阀门的密封性能对其正常运行起着至关重要的作用。
根据阀门的工作温度、压力和介质的特性,选择合适的阀门密封材料。
常见的阀门密封材料有橡胶、聚四氟乙烯等。
四、阀门强度计算1. 阀门承受的压力计算根据阀门的工作压力和尺寸,计算阀门承受的压力。
可以通过应力分析和弹性力学原理进行计算。
2. 阀门的开启和关闭力矩计算阀门的开启和关闭力矩对其操作起着重要作用。
通过阀门的结构设计和力学计算,计算出阀门的开启和关闭力矩。
五、阀门可靠性计算1. 阀门的寿命计算根据阀门的设计寿命要求和使用环境,通过可靠性计算,预测阀门的使用寿命,并进行合理的设计。
2. 阀门的安全系数计算阀门在使用过程中需要考虑一定的安全系数,以应对突发情况。
通过对阀门的设计参数和工作条件进行计算,确定阀门的安全系数。
六、阀门流体特性计算1. 阀门的流量特性计算阀门的流量特性对其控制性能起着决定性作用。
通过阀门的结构和流体力学计算,确定阀门的流量特性,包括开启度、流量系数等。
闸阀核心计算过程
29/16”5000psi暗杆式平行闸板阀设计一、设计计算过程阀门的种类: 暗杆有导流孔式平行单闸板阀;公称通经: 3' /8}}=78mm;介质的工作压力: 10000 Psi=69 MPa;结构长度: 619 mm;与管道的连接方式: 法兰连接;阀门的操作方式: 手动;介质温度: -29~300 0C;介质的物理、化学性能:流体、腐蚀性、易燃易爆、毒性;1.阀座、闸板密封面设计计算:1.闸板2.阀座3.橡胶密封圈4.阀体5.波形弹簧图1. 阀座、闸板密封结构图1.1出口端密封计算:密封环内径: D N =78mm 设计给定 密封环厚度: b O =10mm 设计给定 密封面内径: D MN =79mm 设计给定 密封而宽度:b M =17.6mm 设计给定计算压力: P=69 Mpa 设计给定 密封面许用比压:[q]=80Mpa 设计给定 密封面上必需比压:q MF =b p)(3.5M + =6.17)695.3(+=17.28Mpa 1-1密封而上总作用力:Q MZ = Q MJ + Q MT 1-2密封面处介质作用力: Q MJ =4π)b D (O MN 2+× P 1-3=4π ×)1078(2+× 69=419666.5N波形弹簧弹性力: Q MT =3252.4N [1]则:Q MZ = Q MJ + Q MT =419666.5+3252.4=422918.9MPa密封面计比压:q=b b QMM)(D MNMZ+π =17.6)6.17(78422918.9⨯+π=79.18MPa结论:17.28<79.18<80即q MF < q <[q],故设计合格。
1.2入口端密封计算: 入口端密封面总作用力:,Q MZ = ,Q MJ + Q MT介质作用力: ,Q MJ =4π)b D (O MN 2+× P —4π*D MN 2×P]=4π)1078(2+× 69 —4π×782×69=89959.5N波形弹簧弹性力:Q MT =3252.4N则:,Q MZ = ,Q MJ + Q MT =89959.5+3252.4=93211.9N入口端计算比压:,q =b b QMM )(D MN MZ,+π=17.6)6.17(7893211.9⨯+π=17.45MPa结论:17.28<17.45<80即q MF < q<[q],故设计合格。