球阀设计计算
手动球阀长度计算公式
手动球阀长度计算公式手动球阀是一种常用的流体控制阀门，它通过旋转球体来控制流体的通断和流量。
在实际工程中，为了确保阀门的正常运行，需要对手动球阀的长度进行计算。
本文将介绍手动球阀长度计算的公式和相关参数，希望能够对相关工程人员有所帮助。
手动球阀长度计算的公式如下：L = L1 + L2 + L3 + L4 + L5。
其中，L为手动球阀的总长度，L1为法兰连接的长度，L2为球阀本体长度，L3为手柄长度，L4为传动装置长度，L5为连接管道的长度。
在实际应用中，需要根据具体的工程要求和参数来确定每个参数的数值。
下面将对每个参数进行详细介绍。
1. 法兰连接的长度（L1）。
法兰连接的长度取决于阀门的连接方式和法兰的尺寸。
通常情况下，法兰连接的长度可以通过相关的标准和规范来确定，如GB/T 9113.1-2000《法兰和法兰连接尺寸》中规定了不同类型的法兰连接的长度范围。
在实际计算中，需要根据具体的法兰类型和尺寸来确定L1的数值。
2. 球阀本体长度（L2）。
球阀本体长度是指阀门本身的长度，通常情况下，可以通过阀门的产品标准或者相关的设计图纸来确定。
在实际计算中，需要根据具体的球阀型号和尺寸来确定L2的数值。
3. 手柄长度（L3）。
手柄长度是指手动球阀上用于旋转的手柄的长度，通常情况下，手柄的长度可以通过相关的标准和规范来确定，如GB/T 12222-2005《阀门术语》中规定了手柄长度的范围。
在实际计算中，需要根据具体的手柄类型和尺寸来确定L3的数值。
4. 传动装置长度（L4）。
传动装置长度是指手动球阀上用于传动的装置的长度，通常情况下，传动装置的长度可以通过相关的设计图纸或者产品标准来确定。
在实际计算中，需要根据具体的传动装置类型和尺寸来确定L4的数值。
5. 连接管道的长度（L5）。
连接管道的长度取决于阀门的安装位置和管道的布置方式。
通常情况下，连接管道的长度可以通过相关的设计图纸或者现场测量来确定。
在实际计算中，需要根据具体的管道布置和尺寸来确定L5的数值。
球阀设计计算书
球阀设计计算书产品名称固定球阀10STQ3R59CG设计计算书目录阀体壁厚验算1阀盖壁厚验算2密封面上的计算比压3133倍中腔泄压能力的计算4阀杆启闭扭矩的计算5阀杆强度验算 7阀杆扭转变形的计算8阀杆键连接强度验算9中法兰螺栓强度验算10流量系数计算11吊耳的强度计算12参考资料API 6D 管道阀门ASME B1634 阀门法兰螺纹和焊端连接的阀门ASME 锅炉与压力容器规范第Ⅱ卷ASME 锅炉与压力容器规范第Ⅷ卷API 600 钢制闸阀法兰和对焊连接端螺栓连接阀盖说明以公称压力作为计算压力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涉及的材料许用应力值按-29～38℃时选取适用介质为水油气等介质不考虑地震载荷风载荷等自然因数瞬间压力不得超过使用温度下允许压力11倍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型号 10STQ3R59CG 简图零件名称阀体材料牌号ASTM A105 计算内容壁厚验算根据ASME1634序号计算数据名称符号公式数值单位 1 壳体计算壁厚 t1 15Pcd2S-12Pc 1238 mm 2 计算压力Pc 设计给定300 psi 3计算内径 d d d0 254 mm 4 基本应力系数S 设计给定7000 psi 5 附加厚度 C 设计给定40 mm 6 阀体标准厚度tm ASTM B1634 84 mm 7 阀座外径DH 设计给定270 mm8 理论内径 d Dn15 180 mm 9 公称内径d0 设计给定254 mm 10 阀体实际壁厚t 设计给定25 mmASTM A216 WCB材料许用应力取值 1 常温下抗拉强度35 Re2035 200000 psi 2 常温下抗拉强度查ASME-Ⅱ-D 70000psi 3 常温下屈服强度15 Rm2015 240000 psi 4 常温下屈服强度查ASME-Ⅱ-D 36000 psi Re2035＞7000 Rm2015＞7000 取基本应力系数7000满足要求结论 t＞t1 t＞tm合格-1-型号 10STQ3R59CG 简图零件名称阀盖材料牌号ASTM A105 计算内容壁厚验算根据ASME1634序号计算数据名称符号公式数值单位 1 壳体计算壁厚 t1 15Pcd2S-12Pc 1269 mm 2 计算压力Pc 设计给定300 psi 3计算内径 d d d0 26333 mm 4 基本应力系数S 设计给定7000 psi 5 附加厚度 C 设计给定40 mm 6 阀体标准厚度tm ASTM B1634 112 mm 7 筒体实际内径Dn 设计给定395 mm8 理论内径 d Dn15 26333 mm 9 公称内径d0 设计给定254 mm 10 阀体实际壁厚t 设计给定33 mmASTM A216 WCB材料许用应力取值 1 常温下抗拉强度35 Re2035 200000 psi 2 常温下抗拉强度查ASME-Ⅱ-D 70000psi 3 常温下屈服强度15 Rm2015 240000 psi 4 常温下屈服强度查ASME-Ⅱ-D 36000 psi Re2035＞7000 Rm2015＞7000 取基本应力系数7000满足要求结论 t＞t1 t＞tm合格-2-型号10STQ3R59CG 简图零件名称阀座材料牌号A105 F4 计算内容密封面计算比压根据《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密封面计算比压q 416 MPa 2 计算密封活塞外径设计给定270 mm 3 阀座密封面内径设计给定2712 mm 4 阀座密封面外径设计给定2762 mm 5 球体的半径R 设计给定1935 mm 6 密封面带轴向宽度h 25 mm 7 球体与密封圈接触点与通道轴法向夹角0707 8 密封圈外径到轴心的距离设计给定2052 mm 9 密封圈内径到轴心的距离设计给定 2077 mm 10 设计压力P 设计给定取公称压力51 MPa14 密封面许用比压[q] 聚四氟乙烯取150Mpa尼龙取300MPa 150MPa 结论q≤[q] 合格-3-型号10STQ3R59CG 简图零件名称阀座弹簧材料牌号INCONEL X750计算内容133倍中腔泄压能力计算根据中腔压力大于进口压力133倍要求阀座泄压序号计算数据名称符号公式数值单位 1 关闭时中腔泄压的压差ΔP 033P 169 MPa 2 计算压力P 511 MPa 3 密封面平均直径 DM DMWDMN2 2757 mm 4 阀座密封面内径DMN 设计给定2712 mm 5 阀座密封面外径DMW 设计给定2762 mm 6 需要施加的弹簧力QN 07854D2JH –D2M ΔP 3629 N 7 单个弹簧施加的力Qn QMFN 1296 N 8 弹簧的个数N 设计给定28 9单个弹簧载荷Qn 弹簧设计工作范围124～207N取平均值 165 N结论Qn Qn 合格-4-型号10STQ3R59CG 简图零件名称阀杆材料牌号ASTM A276 410计算内容阀杆总摩擦扭矩计算根据《实用阀门设计手册》序号计算数据名称符号公式数值单位 1 总摩擦扭矩1201516 Nmm 2 固定球球阀的球体与阀座密封面间的摩擦力矩146193 Nmm 3 阀座对球体的预紧力产生的摩擦力矩70288 Nmm 4 阀座密封圈与球体接触面外径设计给定2762 ㎜ 5 阀座密封圈与球体接触面内径设计给定2712 ㎜ 6 球体与密封圈接触点与通道轴法向夹角设计选定45 °7 阀体最小预紧比压01P但不小于2Mpa对聚四氟乙烯或卡普隆密封圈大于等于1Mpa 20 MPa 8 球体与密封面间摩擦因数对聚四氟乙烯密封面为005～015对卡普隆密封面为01～015 01 9 球体半径R 设计给定1935 ㎜10 由介质工作压力产生的摩擦力矩75905 Nmm 11 活动套筒阀座外径设计给定27865 ㎜12 设计压力设计给定取公称压力PN 50 MPa 13 填料与阀杆的摩擦力矩82361 Nmm 14 O形圈与阀杆摩擦力矩34902 Nmm 15 阀杆直径设计给定65㎜16 阀杆处O形圈的数量Z 设计给定 2 17 石墨垫片与阀杆摩擦力矩QT2d12 47458 Nmm -5- 型号10STQ3R59CG 简图零件名称阀杆材料牌号ASTM A276 410计算内容阀杆总摩擦扭矩计算根据《实用阀门设计手册》序号计算数据名称符号公式数值单位18 石墨垫片与阀杆摩擦力 QT2 Ψd1btP 14614 N 19石墨垫片的厚度bt 设计给定 3 mm 20 系数Ψ设计给定15 21 O形圈与阀杆间摩擦因数取 08 08 22 O 形圈的直径设计给定65 ㎜23 轴承产生的摩擦力矩972961 Nmm 24 轴承摩擦因数用聚四氟乙烯制的滑动轴承为005～01滚动轴承为0002 01 25 轴颈设计给定75 ㎜26 计算扭矩12012 Nm 27 实际选用扭矩4500 Nm28 轴承摩擦因数用聚四氟乙烯制的滑动轴承为005～01滚动轴承为0002 01 29 轴颈设计给定75 ㎜30 计算扭矩MF 12012 Nm 31 实际选用齿轮箱扭矩MB 4500 Nm结论MB＞MF 合格-6-型号10STQ3R59CG 简图零件名称阀杆材料牌号ASTM A29 4140计算内容阀杆强度验算根据《实用阀门设计手册》序号计算数据名称符号公式数值单位 1 阀杆端头扭转剪切应力191 Mpa 2 阀杆端头所受力矩见阀杆力矩计算1201200 N·M 3 Ⅰ-Ⅰ断面抗转矩端面系数62878 ㎜3 4 系数查表5-153 0385 阀杆头方形端面边长 a 设计给定549 ㎜6 阀杆头矩形端面厚度 b 设计给定88 ㎜7 材料许用扭切应力查表ASME Ⅱ材料 D篇06 9604 Mpa 8 Ⅱ-Ⅱ断面处扭转剪切应力2574 Mpa 11 阀杆直径设计给定648 ㎜12 材料的许用剪切应力查表ASME Ⅱ材料 D篇06 9516 MPa 13 Ⅲ-Ⅲ断面处的扭转应力276 MPa 14 Ⅲ-Ⅲ断面处的抗扭系数435889 ㎜315 阀杆键槽的宽度设计给定18 ㎜16 阀杆键槽的深度t 设计给定707 ㎜17 Ⅲ-Ⅲ断面的阀杆直径设计给定6195 ㎜18 结论≤≤≤合格 -7-型号10STQ3R59CG 简图零件名称阀杆材料牌号ASTM A29 4140计算内容阀杆扭转变形计算根据《实用阀门设计手册》序号计算数据名称符号公式数值单位 1 扭转变形角度计算000252 rad 2 转动力矩T 见阀杆力矩计算1201200 N·mm 3 轴受转矩长度L 设计给定 240 mm 4 切变模量G 80000 Mpa 5 轴直径 d 设计给定 618 mm 6 轴截面的极惯性矩Ip πd432 1431310 mm4 7将扭转变形角变为度180314 0144 °8 允许最大角位移设计给定 2 °结论＜合格-8-型号10STQ3R59CG 简图零件名称平键材料牌号ASTM A29 1045计算内容键连接的强度验算根据《实用阀门设计手册》序号数据名称符号公式或索引数据单位 1 平键比压计算134 MPa 2 总转矩 T 见阀杆计算1201200 N·mm 3 键数n 设计给定 1 4 键的工作长度L 设计给定63 MPa 5 键与轮廓的接触高度K 设计给定h2 46 ㎜ 6 键的高度h 设计给定11 ㎜7 阀杆的直径设计给定618 ㎜8 许用比压查表200 MPa 9 平键剪应力计算342 MPa 10 键的宽度 b 设计给定18 ㎜11 许用剪应力查表6-37球阀设计与选用120 MPa18 结论≤≤合格-9-型号10STQ3R59CG 简图零件名称中法兰螺栓材料牌号ASTM A193 B7 计算内容中法兰螺栓连接的强度验算根据ASME B1634 序号计算数据名称符号公式数值单位1 ASME B1634计算公式66452 螺栓抗拉应力总有效面积51888 ㎜23 螺栓数量Z 设计给定164 单个螺栓的截面积设计给定3243 ㎜25 螺栓直径设计给定24 ㎜ 6 O型圈的有效外周边面积1301007 ㎜2 7 O型圈的直径设计给定407 ㎜8压力额定植设计给定300 9 系数给定03510 螺栓在38℃时的许用应力查表 ASME Ⅱ材料D篇P384对大于138MPa的许用应力取138MPa 138 Psi 11 ≤652Sa≤9000 7522结论≤652Sa≤ 9000 7522≤9000 合格 -10-型号 10STQ3R59CG 简图零件名称固定球阀材料牌号-计算内容流量系数Cv 根据《阀门设计与计算》序号计算数据名称符号公式数值单位1流量系数CV 1167Kv 10503 2 流量系数KV Q [ρΔP] 05 根据Kv定义9054 3 体积流量Q AV 36216 m3h 4 管道横截面 A πDN24 00503 m2 5 公称通径DN 设计给定0253 m 6 介质每小时的流速V 3600u 7200 mh 7 介质密度ρKv定义给定 1 gcm3 8 压力损失ΔP 098ΔPA 转换成bar 00016 bar 9 压力损失ΔPA ξu2 2g ρ10 《阀门设计与计算》00016 Kgfcm2 10 重力加速度g 物理常数98 ms2 11 介质平均流速u 设计给定对水u 2-3取2 2 ms 12 流阻系数ξ根据《阀门设计与计算》表1-95 008结论本计算只是根据流阻系数阀门设计手册查出的近似数据是否准确应有应由试验确定阀门试制结束后由公司安排试验进行验证-11-型号 10STQ3R59CG 简图零件名称吊耳材料牌号A36 计算内容承重能力的计算根据序号计算数据名称符号公式数值单位 1 单只吊耳的起吊力G K S 〔σ〕 9522 N 2 单只吊耳的最小断面面积S 设计给定230 mm2 3 许用拉应力〔σ〕查ASME-Ⅱ-D WCB 138 MPa 4 安全系数K 设计给定03 5 两只吊耳同时起吊G2 设计已定19044 N 5 阀门总重GS 设计已定3600 N结论GS≤G2 合格-12-CC。
球阀当量长度
球阀当量长度球阀当量长度是指通过球阀时，流体对球阀的压力损失与同等长度的直管道中流体对管道的压力损失相等所需的管道长度。
它是衡量球阀性能好坏的重要指标之一。
一、球阀当量长度的计算方法1.1 球阀当量长度计算公式球阀当量长度可以用以下公式计算：Le = K * D其中，Le为球阀当量长度，K为局部阻力系数，D为管道直径。
1.2 局部阻力系数K局部阻力系数K是一个无量纲参数，它代表了流体通过某个局部装置时产生的压力损失与同等长度直管道中流体产生的压力损失之比。
不同形状和尺寸的局部装置都有不同的局部阻力系数K值。
常见局部装置的局部阻力系数K值如下：- 直通孔：0.5- 弯头：0.3~0.4- 管嘴：0.6~0.8- 球阀：30~150从上述数据可以看出，球阀在所有常见局部装置中具有最大的局部阻力系数K值，这也意味着在相同条件下，通过球阀时产生的压力损失最大。
1.3 球阀当量长度的影响因素球阀当量长度不仅与球阀本身的结构和尺寸有关，还受到管道直径、流速、介质密度、粘度等因素的影响。
1.4 球阀当量长度与流体状态球阀当量长度也与流体状态有关。
在液态介质中，球阀当量长度随着流速的增加而增加；在气态介质中，球阀当量长度随着流速的增加而减小。
二、如何降低球阀当量长度2.1 选择合适的球阀由于不同类型和尺寸的球阀局部阻力系数K值不同，因此选择合适的球阀可以降低球阀当量长度。
在选型时应根据实际情况综合考虑各种因素，如介质特性、工作条件等。
2.2 优化管道布局管道布局对球阀当量长度也有影响。
为了降低压力损失，应尽可能减少弯头、管嘴等局部装置的数量，并保证管道直径尽可能一致。
2.3 控制流速流速是影响球阀当量长度的重要因素之一。
在实际应用中，可以通过控制流量或调整管道直径来控制流速，以降低球阀当量长度。
2.4 优化介质性质介质的密度、粘度等性质也会影响球阀当量长度。
在实际应用中，可以通过选择合适的介质或调整介质温度等方式来优化介质性质，以降低球阀当量长度。
(整理)150LB球阀设计计算书1.
球阀设计计算书2″~8″Q41F-150Lb编制:审核:二○○三年五月二十三日浙江阀门制造有限公司目录1.阀体壁厚计算————————————————————12.中法兰强度计算———————————————————23.法兰螺栓拉应力验算—————————————————74.力矩计算——————————————————————85.阀杆强度校算————————————————————116.密封比压计算————————————————————137.作用在手柄上的启闭所需力——————————————15一、 阀体壁厚计算：计算公式： C P S dP t cc +-=)2.12.(5.1式中：t －阀体计算壁厚（英寸）； Pc －额定压力等级（磅）；Pc=150 d －公称通径（英寸）；S －材料需要用的应力（磅/平方英寸）S=7000 C －附加余量（英寸）按ANSI B16.34 C=0.1英寸英寸(毫米)实际确定壁厚≥计算壁厚为合格二.中法兰强度计算： 1.中法兰的轴向应力计算：[]5.13021=≤=H ioH D fM σλδσ 式中：σH －法兰颈的轴向应力（Mpa);Mo －作用平炉钢于法兰的总轴向力矩（N ·mm); f －整体法兰颈部应力校正系数（查表）； δ1－法兰颈部大端有效厚度（mm); D i －为阀体中腔内径（mm); λ－系数；［σH ］－法兰颈许用轴向应力（Mpa);M O =F D S D ＋F r S r ＋F G S G式中：F D －作用在法兰内径面积上的流体静压轴向力（N); S D －从螺栓孔中园致力FD 作用位置处的径向距离（mm);F r －总的流体静压轴向力与作用在法兰直径面积上的流体静压轴向 力之差（N);S r －从螺栓孔中心园致力于Fr 作用位置处的径向距离（mm); F G －用于窄面法兰垫片载荷（N);S G －从螺栓孔中心园致力FG 作用位置处的径向距离（mm);F D =0.785D i 2P S D =S ＋0.5δ112δ--=ib D D S )(785.022i G r D D P F -=21Gr S S S ++=δ 2Gb G D D S -=F G =W-F (W=Wp) Wp=F+Fp+Q F=0.785D G 2P Fp=2πbD G mPP D Q m 24π=ATe ff δδλ++=1ISi D F e δ1=IS i IS D VUA δδ2=式中：S －从螺栓孔中心园至法兰颈部与法兰背面交点的径向距离（mm); D b －法兰螺栓孔中心园直径（mm);D G －法兰垫片中径（mm ）;Wp －在操作情况下所需的最小螺栓负荷（N ）; F －总的流体静压轴向力（N);Fp－连接接确面上的压紧负荷（N）;Q－球体与阀座密封之间的密封力（N）; b－垫片有效密封宽度（mm）;m－垫片系数（查表）；m=1.25D m－为密封面中径（mm）;δf－法兰有效厚度（mm);e－系数；T－系数（查表）;A－系数；F1－整体法兰形状系数；F1=1δIS－法兰颈部小端有效厚度（mm);U－系数（查表）；V －整体法兰形状系数（查图）；σH ≤〔σH 〕=130.5合格2.中法兰的径向应力计算:[]Mpa D M e R if f R 108)133.1(2=≤+=σλδδσ式中：σR －法兰的径向应力（Mpa ）; ［σR ］－法兰许用的径向应力（Mpa ）; σR ≤〔σR 〕=108 合格3.中法兰的切向应力计算:[]Mpa Z D YM T R if T 1082=≤-=σσδσ式中：Y －系数（查表）；Z －系数（查表）；σT －法兰的切向应力（Mpa ）; ［σT ］－法兰材料的切向应力（Mpa ）;σT ≤〔σT 〕=108 合格三、.法兰螺栓拉应力验算：[]Mpa nd W L m P L 144=≤=σσ式中：σL －法兰螺栓断面积所承受的拉应力（Mpa ）; d m －螺栓断面有效面积（mm2）; n －螺栓数量；［σL ］－螺栓材料的拉应力（MPa ）。
球阀设计计算
55.5 0.4 5.3 10
95965.73
167534.3 64
55.5 0.05 PTFE
N.mm mm
397607.8
50 0.04
257.2868 50 37
40.46512 50 129 A105
60 20Cr13
τnⅠ τnⅠ
109.6659 正方形 220.0863 长方形
正方形b WⅠ
计算项目
符号
固定球球阀阀座密封比压的计算
单向密封球阀密封比压的计算
进口端阀座对球体的压力
FQ
介质经阀座压在球体上的力
FZJ
活动套筒外径
DJH
阀座密封面内径
DMN
设计压力
P
阀座密封面外径
DMW
弹簧组压紧力
FTH
阀座密封圈对球体的预紧力
FMY
阀座预紧密封的最小比压
阀座密封圈上的0型圈与阀体孔之间的摩擦力 FMM
p
2 V形及圆环形填料摩擦力矩
MT
O形密封圈的摩擦力
FT
阀杆与填料接触部分直径
dt
阀杆与填料间的摩擦系数
μ0
O形密封圈截面直径
d0
设计压力
p
2 O形密封圈的摩擦力矩
MT
3 阀杆台肩与止推垫间摩擦转矩
MU
DT dt μt
4 阀杆轴承摩擦转矩
MC
固定球阀杆与球体接触部分强度计算
固定球阀杆强度验算
1
公式或说明
40 10
该力可以 用Байду номын сангаас校核 弹簧刚度 和压缩量
取1.3
【τn 】:145
【τ 】:123
20Cr13 20Cr13
球阀设计计算EXCEL
mm
11
MPa
150
℃
13.1
MPa
19.65
MPa
7000
MPa
17.5
MPa
1.8
0.9
17.6
MPa
17.6
MPa
6.5
17.93
MPa300ຫໍສະໝຸດ mm573mm
340
mm
512
mm
430.906
mm
60
mm
31.8
mm
46.5
mm
73.5
mm
1.389
mm
24
28.58
mm
24.74
mm
4.469877551 mm
1593834.714 134010.4044
1727845.119
98173.01812
1727845.119 62669197.11 5526790.094 37862134.06 106058121.3 106058121.3 121.4653949 135.5266864 54.58917231 88.0272836 128.4960406 128.4960406
合成应力
[S]MAX1 Max([S1]1,[S2]1)
17 计算系数
K A/B
Z (K^2+1)/(K^2-1)
0.6945
mm
0.6945
mm
0
N
0
11537.20245
mm2
62.75
mm
41.2415
mm
63.62075
mm
998712.3046
N
134010.4044
12″-600LB 球阀扭矩计算
12”600LB 球阀扭矩计算【球阀设计与选用】1. 参数设计压力P ＝10.2Mpa浮动阀座圈外径d1＝330 mm 单个弹簧的预紧力Q 单＝330~385 N 单边弹簧数量n1＝28 球体半径R ＝230 mm 阀杆直径d t =70 mm 阀杆台肩外径D t =85 mm 阀座密封面内径D 1 =315 mm 阀座密封面外径D 2 =321.5 mm 轴承内径d F =120 mm 阀杆O 型圈数量n = 12. 计算公式2.1 球体与阀座密封面介质作用力的摩擦扭矩密封面介质作用力()22111π4Q P d D =− ()221π10.2330315775074Q N =××−= μT — 球体与阀座密封面间的摩擦系数(PEEK)，μT =0.1 φ — 阀座密封面法向与流道中心线的夹角RD R D R ∗−∗+−∗=444cos 222212φ 72.023045.321230431523042222=×−×+−×=密封面介质作用力摩擦扭矩11(1cos )2cos T Q R M ϕμϕ∗+=∗∗ 177507230(10.72)0.12129288=2130.m 20.72M N mm N ××+=×=⋅×2.2 球体与阀座密封面弹簧作用力的摩擦扭矩密封面弹簧作用力22n1Q Q =××238522821560Q N =××=密封面弹簧作用力摩擦扭矩22(1cos )2cos T Q R M ϕμϕ∗+=∗∗ 221560230(10.72)0.1592300=592.m 20.72M N mm N ××+=×=⋅× 2.3 阀杆与O 型圈之间的摩擦扭矩阀杆与O 型圈之间的摩擦力N P d F t 6708)2.103.53.092.033.0(702)92.033.0(πd 200t =×××+×××=+=πμμ0 — 橡胶对金属的摩擦系数，μ0 =0.3d 0 — O 型圈的截面直径, d 0=5.3mm132t t M F d n=∗∗ 31670870234780235m 2M N mm N =××=⋅=⋅ 2.4 阀杆台肩与止推垫之间的摩擦扭矩阀杆台肩与止推垫之间的摩擦力22()(8570)0.110.21616t t t Fu D d P ππμ=+∗∗=×+××=4812N μt — 阀杆与止推垫金属的摩擦系数，μt =0.11422(t t D d u M F += 4185704812()186465=18622M N m m N m +=××=⋅⋅ 2.5 轴承的摩擦扭矩在介质压力作用下，轴承受到的总推力,N P d Q c 8724042.1033044221=××=∗∗=ππμc — 轴承摩擦系数，μt =0.06152c F c M Q d μ=∗∗5118724041200.063140655314022c F c M Qd N mm N m μ=∗∗=×××=⋅=⋅ 2.6 阀门启闭时各节点扭矩 ABTO: M1 + M2 + M5=2130+592+3140=5862N.m实际测量值：3600N.mARTO ： M2+ M3 + M4=592+235+186=1013N.m 实际测量值：1200N.mAETO ： M2+ M3 + M4=592+235+186=1013N.m 未测量 ABTC ：（1）.通道与阀腔压力平衡。
球阀设计计算说明书
设计计算说明书名称：O型球阀（浮动、硬密封）型号：口径：3”编制：审核：批准：日期：_ 年月日_目录1.计算项目列表2.设计参数3.阀门主要零部件的设计计算3.1端部连接和结构长度3.2球阀阀体壁厚的计算3.3球阀阀体法兰的设计3.4球阀阀杆强度的计算3.5填料压盖的强度计算3.6球阀用弹性元件的计算3.7球体直径的确定3.8球阀密封力的计算引用资料1.计算项目列表：（1）、端部连接和结构长度（2）、球阀阀体壁厚的计算（3）、球阀阀体法兰的设计（4）、球阀阀杆强度的计算（5）、填料压盖的强度计算（6）、球阀用弹性元件的计算（7）、球体直径的确定（8）、球阀密封力的计算2．设计参数工作压力：300Lb（5MPa）工作温度：-29—425工作介质：液体、气体、蒸汽公称通径：4”3．阀门主要零部件的设计计算由于工作温度在-29-425度，所以选用主体材质为ASTM A216 WCB，查资料【1】P25表2-1.13.1端部连接和结构长度端部连接，包括法兰式、对焊端、承插焊、螺纹端，查找相应标准；结构长度，包括法兰连接、螺纹、焊接，查找相应标准3.2球阀阀体壁厚的计算中低压金属球阀阀体的强度计算通常采用薄壁容器的计算方式：也可根据经验值取C=3~6mm参考资料【2】p298-299资料【2】p301，表6-7。
PN50，DN80时，壁厚选7.1mm，取9mm。
3.3球阀阀体法兰的设计3.3.1法兰螺栓的计算3.3.1.1法兰螺栓载荷的计算（1）操作情况：（2）预紧螺栓情况3.3.1.2法兰螺栓拉应力的计算3.3.1.3螺栓间距与螺栓直径之比3.3.2法兰的强度计算3.3.2.1法兰力矩计算3.3.2.2法兰应力计算（1）法兰颈的轴向应力（2）法兰盘的径向应力（3）法兰盘的切向应力3.3.2.3法兰的许用应力3.3.3法兰密封结构的设计3.4球阀阀杆强度的计算3.4.1浮动球球阀阀杆的强度计算3.4.2浮动球球阀阀杆与球体连接部分的计算3.5填料压盖的强度计算3.6球阀用弹性元件的计算3.7球体直径的确定3.8球阀密封力的计算资料【1】ASME B 16.34-2013《法兰、螺纹和焊连接的阀门》资料【2】球阀设计与选用/章华友。
球阀的设计与计算
球阀的设计与计算一、球阀的设计 1.1 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） 1.2 确定阀门的主体材料和密封圈材料 1.3 确定阀门承压件的制造工艺方法 1.4 确定阀门的总体结构型式1. 对阀门结构的确定:一般如果压力不高,DN ≤150时,可优先采用浮动式结构,其优点是:结构简单如果浮动球式结构满足不了需要时,应采用固定式结构或其它结构型式(如半球、撑开式…) 2. 对密封的材料的确定由于球阀的使用受温度的影响很大,因此,密封的材料的选定很关键：① 对使用温度≤300℃时,密封面材料可选择塑料类材料(如聚四氟乙烯、增强聚四氟乙烯、尼龙、对位聚苯)② 当使用温度超过300℃.或者介质代颗粒状时,密封面材料应选金属密封。
3．对球阀使用要求的确定主要确定,球阀是否具有防火.防静电要求 4．对阀体型式确定由于球阀公称通径适用的范围很广,其阀体型式也较为多样,一般分为以下三种： ① 整体式阀体一般用于DN ≤50的小通径阀门,此时,其材料多用棒材或厚壁管材直接加工而来,而对口径较大时,多采用二体式、三体式或全焊接结构② 二体式结构由左右不对称的二个阀体组成，多采用铸造工艺方法③ 三体式结构由主阀体和左右对称的二个阀体组成,可采用铸造或锻造工艺方法 5．阀门通道数量(直通、三通、四通…) 6．选择弹性元件的形式1.5 确定阀门的结构长度和连接尺寸 1.6 确定球体通道直径d球体通道直径应根据阀门在管道系统中的用途和性质决定，并要符合相关的设计标准或用户要求。
球体通道直径分为不缩径和缩径二种：不缩径：d 等于相关标准规定的阀体通道直径缩径：一般d=0.78相关标准规定的阀体通道直径，此时，其过渡段最好设计为锥角过渡，以确保流阻不会增大。
阀门设计手册第三版计算书
G15
（设计手册表5-215）阀杆与球体连接
1
挤压应力
Z
2
阀体密封圈对球体的摩擦力矩
3
正方形边长，矩形时的边长
4
阀杆头部插入球体的深度
5
球体材料许用挤压应力
6
球体材料抗拉强度
7
安全系数
Mm
a
h
[ ]
L
n
型号 零件名称 材料牌号 计算内容
DN
密 密封面上总作
序号
名称
符号 式中符号
M9
（设计手册表5-226）单向密封阀座固定球球阀阀座
Ag
La DG K0 KD
L
Ap
11
操作状态下需要的最小螺栓载荷
Lp
12
垫片比压
13
设计压力
14
操作垫片系数
15
密封安全系数
16
设计温度下螺栓材料的许用应力
y
p K1 fs
t
17
实际使用的螺栓总截面积
Ab
18
实际选用的螺栓螺纹小径
dk
19
螺栓数量
n
20
力劈
sG
表5-129操作状态下法兰载荷力臂（根据法兰形式
p
2
操作状态下需要的法兰力矩
Mp
3
法兰抗弯截面系数
W
4
危险截面A-A的法兰抗弯截面系数
WA A
5
法兰外经
6
法兰内经
D
Di
d
' b
7
螺栓孔计算直径
d
' b
8
法兰厚度
tf
9
法兰颈部大端有效厚度
球阀计算公式
5
4
20
15
40
30
4.1球阀的转矩计算
4.1.1浮动球阀 总转矩计算
浮动球阀中所有载何由介质出口的阀座密封圈承受，总转矩为：
MF
MF=MQZ+MFT+MMJ
99046.80369
MQZ
球体在阀座中的摩擦力MN)2*P*R*f*(1+COSφ)/32*COSφ
dF：阀杆直径
P：计算压力
f= 设计给定 设计给定 设计给定 设计给定
0.05 10 5 40 1.0
（2）对橡胶O型 圈
M d FT=1/2*∏* F2*Z*(0.33+0.92*f0*d0*P)
Z:O型圈个数
设计给定
f0：橡胶对阀杆的摩擦系数
f0=
0.3
d0：O型圈的横截面直径
设计给定 4
MMJ
D=
160
2.1 壁厚的确定
壁厚计算公式：SB=S'B+C S'B:计算厚度，C：腐蚀余量
S’B S’B
P DN [σL] C SB
计算厚度 计算压力
内径 材料许用拉应力
腐烂余量 实际厚度
S’B=1.5P*Dn/2[σL]-P
1.685393
1.0
设计给定
100
设计给定
45
设计手册表3-3
5
设计给定
MMJ
阀杆台肩膀与止推垫间的摩擦力矩
（此项仅用上阀杆与球体分开时的结构，对整体MMJ=0）
MMJ
MMJ=∏/64*f*(DT+dF)3*P
188.4
7204.416 ～0.4
615.5028
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。
固定球阀计算书
Mpa
7.12 键2倍剪应力 =2*τj
Mpa
7.13 阀杆应力应满足(A105材料校核): τg'<τ1
7.14 阀杆应力应满足(17-4PH): τg'<τ2
7.15 阀杆应力应满足(AISI 4140材料校核): τg'<τ3
7.16 阀杆应力应满足(A182 F51材料校核): τg'<τ4
Sf tam'
值
8 27 28 1 8 11.2 22.5 45 120 150 合格
250 725 515 450 370 167.5 485.8 345.1 301.5 247.9 134 388.6 276.1 241.2 148.7 24 22.4 合格 合格 合格 合格 合格 合格
75 118
8.5 设计壁厚应满足 tad-3>tam, tad-3>tam'
符号
bj lj dj nj hj τj σjjy
[τj] [σjjy]
σ1 σ1 σ2 σ3 σ4 Sm1 Sm2 Sm3 Sm4 Sm5 τ1 τ2 τ3 τ4 τ5 τg' τj'
da dao
da1 ta1 da2 ta2 tam tad
mm^3 Mpa Mpa Mpa
Dgs b a a/b b/r
K1 K2 K3 K4 B K1' K2' K3' K4' B' τgs
[Sm] [τ]
1 28 4 4 1 0.28571 Yes 0.9012 -0.207 1.391 0.4288 0.966
12 4140 197 157.6
2
mm
球阀计算公式自动计算
1395.699073
取：qM=0.1*P
但不少于2MPa
2
其它同前一致
由介质工作压力产生的摩擦力矩
8875.469247
MQZ2=∏*P*f*R*(DJH2-0.5*DMN2-0.5*DMW2)*(1+COSφ)/8*cosφ
MFT
填料与阀杆的摩擦力矩
（1）对聚四氟乙 烯成型填料
MFT=0.6*П*f*z*h*dF*P
26431.16369
f
球体与阀座的摩擦系数
对聚四氟乙烯 f=
0.05
对增强聚四氟乙烯 f=
0.08 ～0.15
对尼龙 f=
0.1 ～0.15
MFT
填料与阀杆的摩擦力矩
（1）对聚四氟乙 烯成型填料
MFT=0.6*П*f*z*h*dF*P
18.84
f:阀杆与填料的摩擦系数 h:单圈填料与阀杆的接触高度 Z：填料圈数
q
球阀密封比压
设计给定 42
5.202013778
7 0.743144825
3.1.1浮动球阀
q
DMW DMN
P
q=(DMW+DMN)*P/(4*(DMW-DMN))
3.5625
阀座密封面外径 mm
设计给定
122
阀座密封面内径 mm
介质工作压力
Mpa
设计给定
密封 固定球阀
为了保证球体表面能完全覆盖阀座密封面，选定球径后，须按下式校核
Dmin=
D
2 2
d2
（mm），应满足D＞Dmin
式中：Dmin ：球体最小计算直径（mm），D2：阀座接触面外径(mm)，d：球径通道
孔直径（mm）D：球体实际直径（mm）
球阀内部尺寸计算公式
球阀内部尺寸计算公式球阀是一种常用的流体控制阀门，广泛应用于石油、化工、冶金、电力等行业。
在设计和选择球阀时，需要对其内部尺寸进行计算，以确保其能够满足流体控制的需要。
本文将介绍球阀内部尺寸的计算公式及其应用。
球阀内部尺寸包括阀体、阀芯、密封圈等部件的尺寸。
在计算球阀内部尺寸时，需要考虑以下几个方面：1. 阀门口径，阀门口径是指球阀的进出口尺寸，通常以英寸或毫米为单位。
口径的选择应根据流体的流量、压力和温度等参数来确定。
2. 阀座直径，阀座直径是指球阀阀座的直径尺寸，通常以毫米为单位。
阀座直径的选择应考虑流体的流速和阀座的密封性能。
3. 阀芯直径，阀芯直径是指球阀阀芯的直径尺寸，通常以毫米为单位。
阀芯直径的选择应考虑流体的流量和阀芯的耐压能力。
4. 密封圈尺寸，密封圈尺寸是指球阀密封圈的尺寸，通常以毫米为单位。
密封圈尺寸的选择应考虑流体的温度和压力以及密封圈的材质和硬度。
根据以上几个方面，可以得到球阀内部尺寸计算公式如下：阀座直径（D）= K1 × Q ÷ V。
阀芯直径（d）= K2 × Q ÷ V。
密封圈尺寸（S）= K3 × P ÷ T。
其中，D为阀座直径，d为阀芯直径，S为密封圈尺寸，Q为流体流量，V为流体流速，P为流体压力，T为流体温度，K1、K2、K3为经验系数。
通过以上公式，可以根据流体的流量、压力、温度等参数计算出球阀的阀座直径、阀芯直径和密封圈尺寸，从而选择合适的球阀尺寸。
在实际应用中，还需要考虑球阀的结构形式、材质选型、密封性能、耐压能力等因素。
因此，在计算球阀内部尺寸时，需要综合考虑以上各个方面的因素，并进行合理的选择和调整。
除了以上介绍的计算公式外，还可以根据球阀的具体结构形式和工作条件进行专门的计算和分析。
例如，对于三通球阀、四通球阀、高温球阀、高压球阀等特殊类型的球阀，需要根据其特殊的工作条件和要求进行定制化的尺寸计算。
球阀法兰厚度计算公式
球阀法兰厚度计算公式
1.压力：球阀的法兰厚度需要能够承受系统内的压力，计算公式如下：
t=K1*P/(2*S)
其中，t为法兰的厚度，K1为系数，一般取1.5-2.0，P为工作压力，S为材料的抗拉强度。
2.温度：球阀的法兰厚度还需要考虑系统内的温度，避免过高温度导
致法兰变形或失效。
一般情况下，球阀法兰的厚度需要考虑工作温度和环
境温度，并根据材料的抗热变形能力进行计算。
3.材料：球阀法兰的材料也是计算厚度的重要因素，不同材料的抗拉
强度和抗热变形能力不同，需要根据具体材料的参数计算法兰的厚度。
各种材料的抗拉强度和抗热变形能力可以通过相关标准或厂家资料获得，根据材料的特性来选择合适的材料。
4.相关标准：球阀法兰厚度计算还需要考虑相关标准的要求，如ASME16.34、API6D等标准中对法兰厚度的要求。
根据不同的标准，法兰
厚度的计算公式可能会有所不同。
以上是球阀法兰厚度计算的一般原理和公式，实际计算中可能会有其
他因素需要考虑，如法兰的类型（平面法兰、凸缘法兰等）、法兰的尺寸、法兰的连接方式等。
在实际工程中，为保证球阀的安全可靠性，通常会有专门的计算软件
或计算表格来协助进行法兰厚度的计算。
总之，球阀法兰厚度的计算是一个复杂的过程，需要考虑多种因素，并符合相关标准的要求。
通过准确计算法兰的厚度，可以确保球阀在工作中能够正常运行，并保证系统的安全性和稳定性。
dn200法兰球阀长度
dn200法兰球阀长度
摘要：
1.引言
2.dn200 法兰球阀的定义和作用
3.dn200 法兰球阀长度的计算方法
4.影响dn200 法兰球阀长度的因素
5.总结
正文：
dn200 法兰球阀长度是一种管道连接件，具有开关流量、调节流量、防止逆流和保护管道的作用。
在工业管道系统中，它是一种常用的阀门类型。
dn200 法兰球阀长度的计算方法是根据阀门的设计标准、使用场合和安装方式来确定。
一般来说，dn200 法兰球阀的长度计算公式为：阀门长度=法兰长度+ 阀杆长度+ 阀门进出口法兰距离。
影响dn200 法兰球阀长度的因素有以下几点：
1.阀门的设计标准：不同的设计标准，阀门的长度会有所不同。
例如，根据GB/T 17213.1-2015 标准，dn200 法兰球阀的长度范围为150mm-230mm。
2.阀门的使用场合：不同的使用场合，阀门的长度也会有所不同。
例如，在高温、高压或腐蚀性较强的环境中，阀门的长度需要相应增加，以保证阀门的安全性能。
3.安装方式：阀门的安装方式有多种，如水平安装、垂直安装等。
不同的
安装方式，阀门的长度也会有所不同。
总之，dn200 法兰球阀长度是阀门选型和安装过程中需要考虑的重要因素。
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阀座密封面工作比压
q
阀座密封圈对球体的法向压力
N
密封圈环带面积
AMH
球体半径
R
球体中心至密封面内径的距离
l1
球体中心至密封面外径的距离
l2
固定球球阀转矩的计算 单向密封阀座
1
V形及圆环形填料
阀杆与填料间的摩擦力
FT
阀杆与填料间的摩擦系数
μt
填料圈数
z
单圈填料高度
h
阀杆与填料接触部分直径
dt
设计压力
设计给定 设计给定 设计给定 设计给定
ψ cosψ
设计给定
单位
计算结果
N N mm mm
Mpa
mm N N
Mpa
N
度
.mm²
N.mm
42481.02 37926.88
225 214 10 222.7
4554.142
3879.142 1.3
675
14.79272 60077.23
45 0.707107 4061.27
p
2 V形及圆环形填料摩擦力矩
MT
O形密封圈的摩擦力
FT
阀杆与填料接触部分直径
dt
阀杆与填料间的摩擦系数
μ0
O形密封圈截面直径
d0
设计压力
p
2 O形密封圈的摩擦力矩
MT
3 阀杆台肩与止推垫间摩擦转矩
MU
DT dt μt
4 阀杆轴承摩擦转矩
MC
固定球阀杆与球体接触部分强度计算
固定球阀杆强度验算
1
公式或说明
计算项目
符号
固定球球阀阀座密封比压的计算
单向密封球阀密封比压的计算
进口端阀座对球体的压力
FQ
介质经阀座压在球体上的力
FZJ
活动套筒外径
DJH
阀座密封面内径
DMN
设计压力
P
阀座密封面外径
DMW
弹簧组压紧力
FTH
阀座密封圈对球体的预紧力
FMY
阀座预紧密封的最小比压
阀座密封圈上的0型圈与阀体孔之间的摩擦力 FMM
55.5 0.4 5.3 10
95965.73
167534.3 64
55.5 0.05 PTFE
N.mm mm
397607.8
50 0.04
257.2868 50 37
40.46512 50 129 A105
60 20Cr13
τnⅠ τnⅠ
109.6659 正方形 220.0863 长方形
正方形b WⅠ
50 26041.67
长方形a
长方形b 长方形α WⅠ
30 60 0.267 12976.2
τnⅡ WⅡ dF τnⅢ
104.7762
33566.71 55.5
115.0387 单键 123.5037 双键
WⅢ
30572.24 单键
WⅢ
28476.82 双键
55 16 6
4.020341
64 55.5
40 10
该力可以 用来校核 弹簧刚度 和压缩量
取1.3
【τn 】:145
【τ 】:123
20Cr13 20Cr13
161 120.2996 116.2849
V形及 3470035 圆环形
N.mm
3516992
O形密封 圈
N
42481.02
μt
0.1
MM
N.mm
2855884
mm mm Mpa N.mm
N2450.4ຫໍສະໝຸດ 2 0.05 PTFE 5 6.5 40 10
49008.85
3458.224
mm
mm Mpa N.mm N.mm