球阀设计大致过程
球阀的阀座设计原理
球阀的阀座设计原理
球阀的阀座设计原理是利用球体与阀座之间的接触来实现流体的阻断。
球阀的阀座通常由金属或弹性材料制成，与球体的接触面呈密封接触，确保流体不会泄漏。
球阀阀座的设计原理主要包括以下几个方面：
1. 设计合适的阀座与球体接触面形状：通常球阀阀座采用圆形或半球形设计，使阀座与球体能够紧密接触，并保证密封性能。
2. 阀座材料的选择：阀座的材料应具有耐腐蚀、耐磨损、耐高温等特性，以确保球阀的使用寿命和密封性。
3. 加工精度要求高：球阀的阀座加工精度要求较高，阀座与球体之间的接触面需要经过精细加工，以确保良好的密封性。
4. 阀座密封结构：阀座通常采用弹性密封结构，当阀门关闭时，阀座会受到一定压力，使其与球体之间产生密封接触，防止流体泄漏。
总的来说，球阀的阀座设计原理主要是通过球体与阀座之间的接触，通过合适的接触面形状、材料选择和加工精度，以及密封结构的设计，实现球阀的流体阻断功能。
无摩擦球阀设计-整体设计
无摩擦球阀设计第03章无摩擦球阀的整体设计3.1无磨损球阀工作原理阀门的工作原理如技术要求所述，操作机构带动阀杆上升，使球体沿通道轴线位移0.2～0.5 mm脱离阀座；阀杆继续上升并同时旋转，带动球体绕阀杆轴线旋转90°角度，阀门开启；运行过程中球体只是沿通道轴线位移和绕阀杆轴线旋转；关闭与开启动作相反。
这样使得球阀随阀杆上升至阀孔位置，使得阀门导通，由于之前已经是球体和密封圈分离，故不会产生摩擦，实现了球阀的无磨损开启。
关闭球阀时，动作与开启时相反，球体回落至阀座，球阀往回转动90°，从而切断管道中的流体通道。
图3-1球阀装配示意图3.2阀芯设计球体半径R=(0.8～0.95)d式中d——球体通道孔径；根据GB12237，D N=125钢制球阀阀体的最小流道直径，当PN=4.0 Mpa 时（不缩径）直径≥123，因此选择确定d=125 mm.。
R=(0.78～0.95) d=98.4～116.8 mm200 ,即R=100 mm。
根据JB1744,当D N=125,球径D=2R=16.0为了便于加工和保证加工精度，先在球体上加工两个对称的台阶，这样可以保证通孔与管道的密封性，同事也能保证密封圈与阀芯之间的密封性，阀芯表面的加工要有一定的精度，这样才能保证密封的可靠性。
轴与阀芯之间的连接采用过盈配合的方式，这样连接更稳固，不易松动。
在阀芯的加工过程中，上端进行轴孔的加工，下端加工一个台阶形凸起，这样下端与阀座的配合更加紧密，不易产生偏移，也使整体密封性得到了提高。
图3-2 无摩擦球阀阀芯零件图3.3 轴的结构设计轴用于安装传动零件（如齿轮、凸轮、带轮等），使其有确定的工作位置，实现运动与动力的传递，并通过轴承支撑在机架或机座上。
按轴线形状轴可分为直轴、曲轴和软轴。
按照轴所载荷性质轴可分为心轴、转轴和传动轴。
直轴按外形的不同可分为光轴、阶梯轴及一些特殊用途的轴，如凸轮轴、齿轮轴及蜗杆轴等。
软密封球阀阀座的制作工艺
软密封球阀阀座的制作工艺
软密封球阀的阀座通常采用聚四氟乙烯（PTFE）等材料制作。
制作软密封球阀阀座的工艺通常包括以下步骤：
1. 材料准备，选择高质量的聚四氟乙烯（PTFE）原料，确保材料的纯度和稳定性。
2. 制粉，将聚四氟乙烯（PTFE）原料进行制粉处理，以确保原料颗粒的均匀性和细腻度。
3. 配料，按照一定的配方将制粉后的聚四氟乙烯（PTFE）原料与其他添加剂混合，以提高材料的耐磨性、耐腐蚀性和耐温性能。
4. 压制成型，将混合后的材料放入模具中，进行压制成型，以确保阀座的形状和尺寸符合设计要求。
5. 烧结处理，经过压制成型的阀座进行烧结处理，使其具有良好的物理和化学性能。
6. 加工精修，对烧结后的阀座进行加工精修，包括外观处理、
尺寸加工等，以确保阀座的表面光滑度和尺寸精度达到要求。
7. 检测，对制作好的软密封球阀阀座进行严格的检测，包括外观检查、尺寸检测、性能测试等，确保阀座的质量符合标准要求。
以上是软密封球阀阀座的制作工艺的一般步骤，通过这些工艺步骤可以制作出质量稳定、性能优良的软密封球阀阀座，以满足工业和民用领域对阀门产品的需求。
球阀solidworks制图
第1章球阀零件的建模过程1.1 阀体1 在上视基准面上绘制两个半径不同的圆，然后在小圆上画一个小圆，然后按90度圆周整列4个，最后拉升该草图。
2 在阀体底部上绘制草图，，然后以该表面为基准面建立一个距该面6mm的基准面并在该基准面上绘制一圆，然后通过放样得到过度面。
3 以放样得到的面为基准面分别绘制半径为35.5和30.5mm的圆，然后拉升27mm高。
4 在该圆环表面上绘制如下图草图，然后拉升一定高度。
5 建立基准面3绘制矩形突起草图，然后拉升。
6 在基准面4上绘制与填料压盖相配合的突起并向外拉升，然后绘制螺纹孔。
8 内孔，倒角以及小型凹槽绘制过程略。
- 1 -- 2 -1.2 阀芯1 在草图上绘制半圆，然以后通过“旋转”得到如图所示球。
2 建立基准面1，绘制半圆弧然后拉升得到圆弧槽。
3 在距球上端距离为R处建立基准面，然后在该基准面上绘制一圆，通过拉升切除得到一通孔。
4 选中通孔内表面，通过"抽壳"得到内部空心的圆球。
- 3 -1.3 阀盖1 在上视基准面上绘制两个半径不同的圆，然后在小圆上画一个小圆，然后按90度圆周整列4个，最后拉升该草图得到阀盖底部。
2 一阀盖底部上表面为基准面绘制一小圆，然后拉升一定高度，然后该圆柱面上绘制阀盖顶部草图，最后拉升8mm。
3 最后绘制通孔（步骤略）。
- 4 -- 5 -1.4 填料压盖1 在上视基准面上绘制一个半径为的圆和两个半径为的圆，然后绘制两个分别与小圆同圆心的圆，通过添加几何关系（固定-相切）再将其多余的线剪切，最后得到如图草图。
2 选择“拉升”将草图拉升指定高度。
以上表面为基准面绘制圆，并拉升指定高度如图。
- 6 -1.5 阀杆1 在圆柱表面绘制一个半圆，然后选择拉伸切除。
2 选择实体镜像从而把另一面也切除。
3 在前视基准面绘制一个圆拉伸。
1.6 扳手1 在上视基准面上绘制一圆和正方形，然后通过“拉升”工具拉升一定高度。
2 在距中心一定距离处建立基准面1，然后在该面上绘制绘制一个与水平面成30度角的矩形（高为8mm)，通过“拉升”工具拉升一定高度(距离中心45mm）。
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击来,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。
球阀的设计论文范文
球阀的设计论文范文球阀是一种常见的阀门类型，广泛应用于工业生产和管道系统中。
它具有结构简单、密封可靠、开关灵活、流阻小等特点，在控制流体的过程中起着重要的作用。
本文将对球阀的设计进行探讨，包括其结构、工作原理、材料选择以及常见的设计问题等方面。
首先，球阀的结构主要由阀体、阀盖、阀球、阀座、阀杆等部分组成。
其中，阀体和阀盖负责固定球阀的阀球和阀座，阀杆用于控制阀球的运动。
通过旋转阀杆，阀球可以切换开关状态，实现流体的通断。
阀球的密封性非常关键，通常采用弹性材料（如弹性体和聚四氟乙烯等）制成的阀座封装在阀体中，能够有效保证球阀的密封性。
在球阀的工作原理方面，当阀杆旋转时，阀球随之旋转，从而改变流体通道的连接状态。
当阀球完全接触到阀座时，流体通道关闭；当阀球完全脱离阀座时，流体通道打开。
球阀的开关动作简单、快速，且具有良好的密封性能。
在球阀的材料选择方面，主要考虑以下几个因素：首先是耐腐蚀性能，因为球阀一般用于管道传输各种化学液体，所以要选择耐腐蚀性能优良的材料；其次是耐磨损性能，因为球阀需要经常开关，材料表面容易受到磨损，选择耐磨损材料能够延长球阀的使用寿命；此外，还要考虑材料的强度和刚度等性能，以确保球阀在工作过程中的可靠性和安全性。
对于球阀的设计问题，一些常见的挑战包括：首先是球阀的密封性能，特别是在高温、高压条件下，要保证球阀的密封性能可靠；其次是球阀的流阻问题，球阀的结构特点使得流体在球阀内部存在一定的流阻，这会对管道系统的流量造成影响；此外，球阀还需要考虑其开关力矩，需要合理选择材料和结构以保证开关的灵活性。
综上所述，球阀是一种功能强大、应用广泛的阀门类型，其设计需要考虑结构、材料和工作原理等方面。
未来的设计方向主要包括提高球阀的密封性能、减小流阻、降低开关力矩等。
通过不断的研究和创新，可以进一步完善球阀的设计，提高其在工业生产和管道系统中的应用效果。
希望本文对球阀的设计有所帮助。
球阀结构设计终极版
闽南理工学院MINNAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 毕业设计（论文）手册课题名称：系别：专业：班级：年级：学生姓名：学号：指导教师：职称：日期：年月日++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++摘要本设计依赖于大学四年专业知识所学，学以致用，进行了简单的球阀结构设计。
在该设计的整个过程中，重难点在于凸轮与柱销接触及运动过程中所产生的几何关系，通过计算分析可以证明凸轮的两个倾斜面并不是平行面，而是两个倾角不同的斜面。
本设计的一个创新点也在此处得以体现，原来结构用的7度倾角，在本设计中通过计算证明采用6度更好，这样能够增大磨损补偿量。
本设计的另一个重点在导轨套的导轨设计，由阀杆行程可以确定垂直距离，但是开口大小就得由滚子强度计算而得。
解决了以上的重难点后，主要工作在于标准件的选取。
选取了标准件并进行强度校核。
关键词：无摩擦；球阀；轨道式；凸轮++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++目录引言 (1)1、主要结构参数 (2)1.1轨道式无摩擦球阀技术要求 (2)1.2主要结构尺寸 (3)2、运动轨迹设计 (4)2.1球阀启闭运动轨迹 (5)2.2球阀下支承外形 (5)3、结构设计和计算 (5)3.1阀杆机构受力状况 (6)3.2操作扭矩和手轮选择 (7)3.3零件设计与计算 (8)4、工作能力校核 (8)4.1工作寿命 (8)4.2实际工作压力的潜力估计 (9)4.3寿命和实际工作潜力估计 (16)结束语 (18)参考文献 (19)致谢 (20)++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++引言球阀问世于20世纪50年代，随着科学技术的飞速发展，生产工艺及产品结构的不断改进，在短短的40年时间里，已迅速发展成为一种主要的阀类。
毕业设计 阀门的设计
一．阀体的结构形式是浮动球阀 连接形式是法兰连接 结构长度为230二．阀体厚壁的计算球阀阀体常用整体铸，段或棒材加工而成。
计算时一般把球阀的阀体当作受内压的薄壁圆筒来考虑。
即当外径与内径之比小于1比2时，按薄壁计算。
大于1比2时按厚壁计算。
1. 薄壁阀体 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公式Sb ＝S式中 考虑附加裕量的厚度按强度计算的厚壁设计压力阀体内腔的最大直径材料的许用拉力应力C 考虑铸，锻造偏差，工艺性和流体的腐蚀等因素的附加裕量。
根据经验一般取C ＝3-6mm 。
C 值也可参考表6-5选取2.厚壁阀体 高压金属球阀阀体厚壁的计算公式如下Sb ＝S ｀b +CS ｀b ＝2D (Ko-1) 整理上式 Sb ＝2D (Ko-1)+C 其中 Ko ＝[][]3p -σσ式中 []σ-----材料的许用应力。
取 与 两者的较小值b σ和1σ--------常温下材料的抗拉强度和屈服强度见表6-11表6-19nb 和 n1---------分别以抗拉强度为指标安全系数和以屈服强度为指标的安全系数。
取nb ＝4.25,n1＝2.3[]σ＝1.6 s ｀b ＝2.6 C ＝5 sb ＝7.6 D ＝1.8DN ＝90Sb+DN/DN<1.2 按薄壁计算 选球墨铸铁QT400-15 阀体最小壁厚的规定铁制球阀的最小壁厚为9.5三．阀体的材料是球墨铸铁QT400-15四．法兰的计算1.法兰螺栓载荷的计算 按以下两种情况进行()1操作情况 由于流体静压力所产生的轴向力促使法兰分开，而法兰螺栓必须克服此种端面载荷，并且在垫片或接触上必须维持足够的压紧力，以保证密封。
此外，螺栓还承受球体与阀座密封圈之间的密封力作用。
在操作情况下，螺栓受力的载荷为WPWp ＝F +Fr +Q ＝0.785Do 2P +2bmP π+ Q ＝45643.74式中Wp---------在操作情况下所需要的最小螺栓载荷F -------- 总的流体惊讶轴向力Fp -------- 连接接触面上总的压紧载荷Do -------- 载荷作用位置处垫片的直径，当bo ≤6.4mm 时。
大口径球阀开发的结构设计
２２３ 大 口径球阀高安全实现 ． ．
１ ）选 用 石 墨材 料 作 为 耐火 圈 ，选 用 高 温变 形
合金 （ ７ ０ Ｘ ５ ）作弹簧 ，在高温下保持 良好 的弹性 ，
满足阀门耐火的要求。 ２ ）设计弹性 阀座 的高分子材料密封件 ，当球 阀处 于正 常工作状 态时 。其 与球体接触并 保持密
应用技 ■
殊球阀结构例外 ） ，球体 的通孔则与 阀体通道中心
线重合或垂直 ，球阀便完成 了全开或全关的动作。 ２２ 关键技术 ．
２２１ 大 口径球 阀 强密封 实 现 ＿．
２ ）设计省力驱动装置 ，使阀门开关灵活轻便 。
３ 阀体 、球 体 结 构 强度 和 变 形 经 ｓｌ ｅｇ ） ｏｉ ｄｅ三 ｄ
密封性能
阀座与 由多组柱形弹簧和 弹簧座 组成 的预 紧结构 ， 阀 球体密封 座结构复杂 ， 工难度 大， 加 装配、 维修不方便 。 设 计整体碟 形弹簧预 紧结构 ， 实现浮动密封 。
整 体 密 封 性 符 合 ＧＢ Ｔ １９ ７ ９ 通 用 阀 门 压 力 试 验 国 静 水 压 密封 试验 ； 压 气 密封 试 验 符 合 ／ ３ ２－ ２ 低 家标 准 。 Ａ ＩＳ ｅ Ｄ 标 准 。 Ｐ ｐ ｃ ６
阀座向前运动 ，使阀座与球体紧密贴合 ，形成高压
密封。碟形弹簧的张紧力随阀腔 内介质载荷 的变化 而波动，处于浮动密封状态。 ３ ）参照 Ａ Ｉ６ Ｐ Ｄ管道阀门标准及 Ｎ Ｃ Ａ Ｅ规范 。
关 键 零 件 选 用 不 锈 钢 材 料 ；阀杆 处 Ｃ形 金 属 密 封
向球体 ，使预先加工好 的金属支座密封 面与球体接
表 １ 该项 目产品与国内传 统产 品指标对 比表
阀门球体制造过程
阀门球体制造过程嘿，咱今儿个就来讲讲阀门球体制造过程这档子事儿。
你想啊，这阀门球体就好比是一个家庭里的顶梁柱，虽然不大起眼，但作用那可是杠杠的！它得保证整个系统的顺畅运行，就像咱家里的水龙头开关得顺溜一样。
制造阀门球体，第一步就得选好材料。
这就跟咱挑水果似的，得挑个好的、结实的。
要是材料不行，那后面做出来的球体不就成了“软柿子”啦？所以啊，这材料可得精挑细选，不能马虎。
选好了材料，接下来就得加工啦。
这加工过程就像是给球体来个“大变身”。
工人师傅们拿着各种工具，就跟理发师拿着剪刀给咱理发一样，一点点地把这球体雕琢成合适的形状。
有时候我就想，这工人师傅是不是就像个艺术家，在这球体上创造出属于他们的杰作呢！然后呢，还得给球体进行一些特殊处理，让它更耐磨、更耐用。
这就好比咱锻炼身体，让自己更强壮，能经得起各种折腾。
经过这一道道的工序，一个阀门球体才算是初步成型啦。
成型之后可还没完事儿呢，还得进行严格的检测。
这检测就像是给球体做个体检，看看它有没有啥毛病。
要是有一点小瑕疵，那可不行，得重新来过。
你说这严格不严格？就跟咱考试一样，得考个高分才算过关呀！你说制造个阀门球体容易吗？真不容易！这里面凝聚了多少工人师傅的心血和汗水啊。
他们就像一群默默耕耘的老牛，不辞辛劳地为我们制造出这些高质量的产品。
咱们在生活中用到阀门的时候，可别小瞧了这小小的球体。
它背后的故事可多着呢！它经历了那么多的工序和努力，才能够为我们服务。
所以啊，我们得珍惜每一个这样的小物件，因为它们都是经过无数人的努力才来到我们身边的。
下次你再看到阀门的时候，不妨想想它的制造过程，想想那些在背后辛勤付出的人们。
这就是阀门球体制造过程的奇妙之处，小小的球体，大大的能量！。
阀门设计标准及流程
阀门设计标准及流程阀门设计标准及流程美国标准：ASME- 美国机械工程师协会，ANSI- 美国国家标准协会，API- 美国石油协会，MSS SP- 美国阀门和管件制造厂标准化协会英国标准：BS德国国家标准：DIN日本工业标准：JIS/JPI法国国家标准：NF最终用户阀门标准：SHELL MESC,DOW,AK通用阀门标准：ASME B16.34 法兰端、对接焊端和螺纹端阀门闸阀标准：AP I600/ISO 10434 石油、天然气螺栓连接钢制闸阀BS 1414 石油、石化及炼油工业钢制闸阀API 603 150LB 耐腐蚀法兰端铸造闸阀GB/T 12234 法兰和对焊连接钢制闸阀DIN 3352 闸阀SHELL SPE 77/103 按ISO10434 钢制闸阀截止阀标准BS 1873 钢制截止阀和截止止回阀GB/T 12235 法兰和堆焊连接钢制截止阀和截止止回阀DIN 3356 截止阀SHELL SPE 77/103 按BS1873 钢制截止阀止回阀标准：BS 1868 钢制止回阀API 594 对夹和双法兰止回阀GB/T 12236 钢制旋启式止回阀SHELL SPE 77/104 按BS 1868 钢制止回阀球阀标准API 6D/ISO 14313 管线阀门API 608 法兰、螺纹和对焊端钢制球阀ISO 17292 石油、石化及炼油工业钢制球阀BS 5351 钢制球阀GB/T 12237 法兰和对焊连接钢制球阀DIN 3357 球阀SHELL SPE 77/100 按BS5351 球阀SHELL SPE 77/130 按ISO14313 法兰端和对焊端球阀蝶阀标准API 609 对夹式、支耳式和双法兰蝶阀MSS SP-67 蝶阀MSS SP-68 高压偏心蝶阀ISO 17292 石油、石化及炼油工业钢制蝶阀GB/T 12238 法兰和对夹连接蝶阀JB/T 8527 金属密封蝶阀SHELL SPE 77/106 按API 608/EN 593 /MSS SP-67 软密封蝶阀SHELL SPE 77/134 按API 608/EN 593 /MSS SP-67/68 偏心蝶阀锻钢阀标准：API 602 法兰端、螺纹端、焊接端和加长阀体连接端紧凑型闸阀BS 5352/ISO 15761 50mm 及以下钢制闸阀、截止阀和止回阀SHELL SPE 77/101 按ISO 15761 钢制闸阀、截止阀和止回阀低温阀标准：BS 6364 低温阀门SHELL SPE 77/200 -50 C以下阀门SHELL SPE 77/209 0~-50 C阀门API 、DIN 、BS、GB 结构比较：API 600 和BS1414 、BS 1873 、BS 1868 、BS 5351 对阀门的结构规定最为详细DIN 闸阀标准EN1984 对结构未做具体的规定新版的GB/T12234 基于对API600 标准的等效采用阀门常用连接端形式：FF ---- F lat Face 平面法兰连接（150LB 常用）RF ---- Raised Face 凸面法兰连接RTJ ---- Ring Joint 榫槽式连接（梯形槽）SW ---- Socket Welding 承插式连接WAFER——对夹式连接BW长型——Butt-Welding 对焊端长型连接BW短型——Butt-Welding 对焊端短型连接- 结构长度比较DIN标准现采用EN标准结构长度EN 558-1 PN 法兰连接阀门结构长度（代替DIN 3202）EN 558-2 CLASS 法兰连接阀门结构长度（代替BS2080）EN 12982 对焊端阀门结构长度（代替DIN 3202）DIN标准的结构长度包含API阀门的结构长度与GB的结构长度基本一致EN 558-2 CLASS 法兰连接阀门结构长度与ASME B16.10 一致大多数DIN阀门用户习惯用DIN3202 中F系列结构长度值如：Gate : PN16-25---- F5 series PN40-100----F7 seriesGlobe : P N10-40----F1 series PN63-160----F2 seriesCheck : P N10-40----F1 series PN63-160----F2 seriesBall : PN10-40 DN10-100----F4 series DN125-300----F5 series-1阀门连接端标准&ASME B16.10 阀门的结构长度Z ASME B16.5 钢制法兰和带法兰的管件Z ASME B16.47 大直径钢制法兰MSS SP-44 钢制管线法兰九API 605 紧凑型法兰ASME B16.25 对焊端部ASME B16.11 承插和螺纹端锻造管件ASME B36.10 焊接和无缝钢管「法兰比较老版的DIN标准法兰采用DIN2501 标准（PN法兰），新版的DIN标准采用EN1092-1PN法兰，但也可包含有CLASS法兰。
球阀设计大致过程
本科课程设计题目：过程流体机械课程设计学院：机械与自动控制学院专业班级：过程装备与控制工程XX：学号：二O一六年七月目录摘要··I第一章工作原理和设计方法··11.1 工作原理·11.2 设计方法·11.2.1 球阀结构·11.2.2 球阀材料·21.2.3 阀体··31.2.4 球体··41.2.5 阀杆··4第二章球阀尺寸计算··62.1 阀体··62.2 阀杆··62.2.1 阀杆尺寸··62.3 球体尺寸计算··62.4密封比压·62.5球阀转矩·92.6法兰螺栓校核··102.7法兰选型·11第三章数值模拟计算方法··123.1 数学模型·123.2 网格划分·133.3 边界条件·143.4CFD使用步骤·14第四章管道内流体模拟结果分析··154.1 球阀在不同相对开度时的速度分析·154.2 球阀在不同相对开度时的压力分析·164.3 球阀在不同相对开度时的流量系数分析·17第五章总结··参考文献··摘要本学期过程流体机械，我组所做课程设计为V型球阀。
V型球阀属于固定球阀，也是单阀座密封球阀，调节性能在球阀中比较有优势。
本设计说明根据已知的球法者及经验对DN100mm,PN 1MPa的球阀进行设计，主要包括了材料选择，结构设计，尺寸计算，强度校核，三维建模，CFD数值模拟分析等。
并且，尽量式结构在满足其工艺要求的前提下，降低结构的复杂性。
本设计中，根据老师给定的数据和已知条件进行设计，并根据国家标准和设计手册进行选材。
球阀的结构原理详细PPT课件
阀座密封采用组合密封的结构，初级的金属密封能有效地防止固体颗粒对密封面的损坏；
阀体中腔的压力大于阀体下游的压力 独特的双重密封，获得高的密封性能和长的使用寿命 GK系列球阀的单向活塞效应阀座，下游阀座同球体 另外，也可按用户系统的要求，提供缩径球阀。 活塞效应的作用力 F=（P0―P1）×A2 材料的刚性完全能承受地质侵害及管线综合应力。
阀门关闭时，阀座顶向球体方向的活塞效应
双截断和放泄（DBB)功能
浮动球向下游浮动的原理
上游阀座 结构长度：按API 6D或ANSI B16.
经过这一过程，积聚在阀体中腔内的杂质被冲洗出阀体。
下游阀座
防阀杆吹出的法兰 球体顶端的扁槽
阀杆 阀杆底部的扁榫
球体
浮动球球阀关闭时球体与下游阀座的密封
球体 阀体的流通通道
双截断和放泄（DBB)的功能
球阀关闭
双截断和放泄（DBB)的功能 阀上门游为 阀全座通顶径向、球满体足方管向线活清塞管效要应求的。作用
G材K料系的列刚软性硬完密全封能、承固受定地球质球侵阀害及管线综合应力。
球阀开启 阀固盖定区 球（球中阀腔阀）体内上充的满阀液座体注，油并嘴且又受到加热温度上升，这种情况可能会导致这一区域内压力的聚集。
橡胶O形密封圈
阀座
弹簧
非金属材料的阀座嵌件
球体
失火后阀座与球体和阀体的密封
球阀设计(毕业论文)
第一章绪论1.1球阀简介球阀问世于20世纪50年代，随着科学技术的飞速发展，生产工艺及产品结构的的不断改进，在短短的40年时间里，已迅速发展成为一种主要的阀类。
在西方国家工业发达的国家，球阀的使用正在逐年不断的上升，在我国，球阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业，在国民经济中占有举足轻重的地位。
球阀主要用于截断或接通管路中的介质，亦可用于流体的调节与控制，其中硬密封V型球阀其V型球芯与堆焊硬质合金的金属阀座之间具有很强的剪切力，特别适用于含纤维、微小固体颗料等介质。
而多通球阀在管道上不仅可灵活控制介质的合流、分流、及流向的切换，同时也可关闭任一通道而使另外两个通道相连。
1.2球阀的工作原理球阀它具有旋转90度的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。
球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。
球阀最适宜做开关、切断阀使用，但近来的发展已将球阀设计成使它具有节流和控制流量之用，如V型球阀。
球阀的主要特点是本身结构紧凑，密封可靠，结构简单，维修方便，密封面与球面常在闭合状态，不易被介质冲蚀，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等，在各行业得到广泛的应用。
球阀阀体可以是整体的，也可以是组合式的。
1.3球阀的特点1．流体阻力小，全通径的球阀基本没有流阻。
2．结构简单、体积小、重量轻。
3．紧密可靠。
它有两个密封面，而且目前球阀的密封面材料广泛使用各种塑料，密封性好，能实现完全密封。
在真空系统中也已广泛使用。
4．操作方便，开闭迅速，从全开到全关只要旋转90°，便于远距离的控制。
5．维修方便，球阀结构简单，密封圈一般都是活动的，拆卸更换都比较方便。
6．在全开或全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面的侵蚀。
球阀制作过程
球阀制作过程球阀是一种常用的管道阀门，具有结构简单、密封性好、使用寿命长等优点，广泛应用于石油、化工、电力等行业。
那么，球阀是如何制作出来的呢？下面就为大家详细介绍球阀制作过程。
1.材料准备球阀的主要材料包括球体、阀体、密封圈、手柄等。
其中，球体和阀体通常采用不锈钢或碳钢等材料制作，密封圈则通常采用聚四氟乙烯（PTFE）或聚酰亚胺（PI）等高分子材料。
手柄则通常采用铝合金或塑料制作。
2.加工球体和阀体首先需要将选好的不锈钢或碳钢材料进行切割和成型，并进行车削或铣削加工。
这样可以保证球体和阀体的精度和表面光洁度，以便后续的装配和使用。
3.安装密封圈将PTFE或PI等高分子材料制成的密封圈安装在球体和阀体之间，并确保其与球体表面紧密贴合。
这样可以有效地保证球阀的密封性能。
4.安装手柄将铝合金或塑料制成的手柄安装在球体上，并通过螺栓或焊接等方式固定。
手柄的作用是控制球体的旋转角度，从而实现开关阀门的功能。
5.进行试验和检验在完成球阀的装配后，需要进行一系列的试验和检验，以确保其性能符合要求。
例如，需要进行密封性能测试、耐压测试、使用寿命测试等。
只有通过了这些测试和检验，才能保证球阀的质量和可靠性。
6.包装和出厂最后，将完成测试和检验的球阀进行包装，并按照客户要求进行标识和出厂。
通常情况下，球阀会配备说明书、证书等相关文件，以便客户使用和维护。
总之，球阀制作过程中需要经历多个环节，并且每个环节都需要严格把控质量。
只有这样才能保证球阀具有良好的性能和可靠性，满足各种行业对于管道阀门的需求。
第一章 第一阶段：球阀设计
第一段：球阀设计第一阶段教程首先包括了水流经一个球阀装置以及随后的一些设计改变。
这个教程的目的是展现如何方便快速的使用EFD.V5 进行流体流动仿真和快捷的进行分析设计变量。
对于想要确定设计变化所产生影响的工程师而言，EFD.V5 这两大优点正是他们所需要的。
打开模型1. 复制First Steps - Ball Valve文件夹进入到你的工作目录，此外由于EFD.V5在运行时会对其输入的数据进行存储，所以必须确保文件处于非只读状态。
运行EFD.V5。
2. 点击Start, Analysis & Simulation 并且选择EFD.V5 - Engineering FluidDynamics。
3.点击File，Open。
在File Selection对话框，浏览First Steps - Ball Valve文件夹，找到Ball Valve.CATProduct文件，点击Open (或双击此文件)。
这是一个球阀，旋转把手可以开启或关闭阀门。
其旋转的角度控制开启阀门的开启角度。
4.通过点击CATIA模型树中的元件显示lids（Lid （Inlet）和Lid (Outlet)）。
我们用EFD.V5 对这个模型进行仿真时不做任何的改动。
只需要使用LID 来封闭内部空间。
在这个例子中LID 被设置成半透明的状态以便我们可以清楚的看到阀门内部的状况。
调整CATIA 显示设置对CATIA 进行适当的透明度设置，使显示的图形与教程中所显示的相一致。
1. 点击Tools，Options。
2. 在General下，点击Display。
3. 在Visualization页中设置Background为White。
4. 在Performances页，设置Level of detail，Static为maximum (40.0) 和Transparency quality为High (Alpha Blending)。
球阀的结构及工作原理
球阀的结构及工作原理
球阀是一种常见的阀门，广泛应用于石油、化工、冶金、电力等工业领域。
它具有结构简单、密封可靠、操作轻便等特点，因此备受青睐。
接下来，我们将详细介绍球阀的结构及工作原理。
首先，我们来看球阀的结构。
球阀主要由阀体、阀盖、阀杆、阀芯、密封圈等部件组成。
阀体是球阀的主要部件，通常采用铸铁、碳钢、不锈钢等材质制成。
阀盖用于连接阀体和阀杆，阀杆则用于控制阀芯的开启和关闭。
阀芯是球阀的关键部件，通常采用球形设计，通过旋转实现阀门的开启和关闭。
密封圈则用于保证阀门的密封性能。
整体结构简单紧凑，安装维护方便。
接下来，我们来了解球阀的工作原理。
当阀门关闭时，阀芯通过旋转使球体封面与阀座密封面接触，从而实现阀门的关闭。
当阀门开启时，阀芯旋转使球体封面与阀座密封面分离，从而实现阀门的开启。
阀门的开启和关闭通过阀杆的旋转来实现。
球阀的密封性能取决于阀芯与阀座的密封面，因此选用合适的材质和加工工艺对于球阀的密封性能至关重要。
此外，球阀还具有流体阻力小、使用寿命长、适用范围广等特点。
它不仅可以用于常规介质的控制，还可以用于腐蚀性介质、高温高压介质的控制。
因此，在工业生产中得到了广泛的应用。
总的来说，球阀作为一种常见的阀门，具有结构简单、密封可靠、操作轻便等特点，广泛应用于石油、化工、冶金、电力等工业领域。
通过对球阀的结构及工作原理的了解，我们可以更好地掌握其使用方法，保证其正常运行，为工业生产提供更好的保障。
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本科课程设计题目：过程流体机械课程设计学院：机械与自动控制学院专业班级：过程装备与控制工程姓名：学号：二O一六年七月目录摘要 (I)第一章工作原理和设计方法 (1)1.1 工作原理 (1)1.2 设计方法 (1)1.2.1 球阀结构 (1)1.2.2 球阀材料 (2)1.2.3 阀体 (3)1.2.4 球体 (4)1.2.5 阀杆 (4)第二章球阀尺寸计算 (6)2.1 阀体 (6)2.2 阀杆 (6)2.2.1 阀杆尺寸 (6)2.3 球体尺寸计算 (6)2.4 密封比压 (6)2.5 球阀转矩 (9)2.6 法兰螺栓校核 (10)2.7 法兰选型 (11)第三章数值模拟计算方法 (12)3.1 数学模型 (12)3.2 网格划分 (13)3.3 边界条件 (14)3.4 CFD使用步骤 (14)第四章管道内流体模拟结果分析 (15)4.1 球阀在不同相对开度时的速度分析 (15)4.2 球阀在不同相对开度时的压力分析 (16)4.3 球阀在不同相对开度时的流量系数分析 (17)第五章总结·······················································参考文献··························································摘要本学期过程流体机械，我组所做课程设计为V型球阀。
V型球阀属于固定球阀，也是单阀座密封球阀，调节性能在球阀中比较有优势。
本设计说明根据已知的球法者及经验对DN100mm,PN 1MPa的球阀进行设计，主要包括了材料选择，结构设计，尺寸计算，强度校核，三维建模，CFD数值模拟分析等。
并且，尽量式结构在满足其工艺要求的前提下，降低结构的复杂性。
本设计中，根据老师给定的数据和已知条件进行设计，并根据国家标准和设计手册进行选材。
设计期间用到了solidworks进行三维建模，并建立了流道图，用到了gambit进行网格划分，设置边界条件，用fluent进行对不同开度时的流道进行压力和速度分析并获得相应云图。
通过以上软件完成对V型球阀的分析计算。
并未以后的相应工作打好相应的基础。
关键词：结构设计，尺寸计算，强度校核，数值分析第一章工作原理及设计方法1.1工作原理具有与截止阀相同的旋转90度提动作，不同的是旋塞体是球体，有锥形通孔或通道通过其轴线。
当球旋转90度时，在进、出口处应全部呈现球面，从而截断流动。
球阀的主要特点是本身结构紧凑，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等。
球阀阀体可以是整体的，也可以是组合式的。
V型球阀是中央有通孔的球作开关的阀门，传统上分为浮动V型球阀和轴耳固定V型球阀两种。
浮动V型球阀的开关球经阀座密封对接在阀体中转动，转动到通孔与通道口对准时为全通，转动到通孔与通道口成一定角度时为全闭。
浮动V型球阀的开关球通过槽与操作阀杆相连，在介质压力作用下，可相对阀杆或阀体浮动在下游阀座上，从而实现关闭密封。
轴耳固定V型球阀的开关球通过以阀杆为轴的轴耳固定在阀体上，在介质压力作用下，不可相对阀体浮动，只能通过上游阀座的浮动实现关闭密封。
因此，浮动V型球阀的阀座可以是固定阀座，轴耳固定V型球阀的阀座是浮动阀座。
总结：V型球阀座的结构和性能可通过阀座的截面基准等边三角形来控制和调整，因此，凡V型球阀座皆可按等边三角截面法设计，首先按结构和性能基本需要确定其截面基准等边三角形，然后以截面基准等边三角形为截面要素、截面成分或截面轮廓确定阀座截面，最后按具体需要选择材料。
实际上，按等边三角截面法设计，V型球阀座和开关球一同变得极易标准化，而一旦标准化后，V型球阀座和球的设计仅在于按介质和介质压力简单确定材料。
（等边三角形截面法）1.2设计方法1.2.1球阀结构1.2.2 球阀材料球阀材料根据公称压力选用，由球阀设计计算手册查得可选灰铸铁HT 150 。
如图示：阀体选用HT150 [σL]=21.5 MPa[σW]=40MPa[τ]=11MPa1.2.3 阀体阀体为二分式阀体，法兰连接，材料为HT150设计初始条件口径：25mm 压差：5000Pa 进口压力：0.1MPa公称压力PN=1MPa阀体壁厚设计：t B ′=5.892mm 所以 附加余量c = 5mm所以t B =6mm1.2.4 球体[]c p D p t L N B +-=σ2.5.1'确定球体直径:对于通孔球径，球体半径一般按R=（0.8～0.95）d计算对小口径R取相对大值，反之取较小值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:D min=√D22−d2R=24mm根据以上可选球径为R=24mm,A=10mm,H=6mm。
1.2.4 阀杆阀杆的确定可由球体的直径来确定，由球体直径D=48mm，查阀门设计手册可选阀杆：第二章 球阀尺寸计算2.1 阀体口径：25mm 压差：5000Pa 进口压力：0.1MPa公称压力PN=1MPat B ′=5.892mm 所以 附加余量c = 5mm所以t B =6mm 2.2 阀杆2.2.1 阀杆尺寸：由上述方法可计算：对于球径R=24mm 的球，可选用阀杆尺寸为：d=12mm, SR=50mm, h=5mm, d0=16mm, b=8mm 。
2.3球体尺寸计算：根据1.2.4可计算得球体的尺寸：对于通孔球径，球体半径一般按R=（0.8～0.95）d 计算 对小口径R 取相对大值，反之取较小值 。
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D min =√D 22−d 2R =24mm根据以上可选球径为R=24mm,A=10mm,H=6mm 。
2.4密封比压确定[]c pD p t L N B +-=σ2.5.1'当 q MF <q <[q ] 时合格。
密封封面材料：选用聚四氟乙烯 许用比压[q ]=17.5MPa 必须比压q MF =√b M10球体中心面到法兰两端面距离 l 1、l 2l 1=√R 2−D MN24=20.4878l 2=√R 2+DMN 24=19.49n =l 1−l 2=1阀座平均直径: D m =D MW+D MN2=26.5液体对密封面的作用力:Q =π4D m 2P =551.26 N实际比压：q =4Qπ(D MN 2−D MW2)=4.42MPa阀座密封面宽度：b m =√(l 1−l 2)2−(D MW −D MN )2=1.80 mm 对于聚四氟乙烯，其系数a=1.8 c=0.9 ，所以 q MF =3.38MPa综上 满足要求。
2.5球阀的转矩计算球体与阀座密封面间的摩擦力矩，F ——球体与阀座之间的密封力，F=N,N=Q/COS Φ（N ）; r ——摩擦半径R (1+cos φ)2=21.99mmR ——球体半径=24mm φ为密封面对求中心的斜角；µT ——球体与密封圈之间的摩擦系数，查表得=0.04。
则M m =N µT r=727（N ·mm ） 2.5.1阀体螺栓设计:1）操作情况 由于流体静压力所产生的轴向力促使法兰分开，而法兰螺栓必须克服此种端面载荷，并且在垫片或接触面上必须维持足够的密紧力，以保证密封。
此外，螺栓还承受球体与阀座密封圈之间的密封力作用。
在操作情况下，螺栓承受的载荷为: W P =F+F P +Q式中 W P ——在操作情况下所需的最小螺栓转矩（N ）； F ——总的流体静压力（N ），F=0.785D G 2P ；F P ——连接接触面上总的压紧载荷（N ）,=2πb DG mP ；[]q q q MF<<Q ——载荷作用位置处垫片的直径（mm ）垫片选用 GB9126.2-88 内径D i =34mm D 0=51mm 厚度 t=1mmD G =(D i +D 0)/2=42.5mm垫片的有效密封宽度 m=2.25 比压 y=15MPa 宽度 b=8.5mm则将各项数据代入可得螺栓工作载荷W P =F+F P +Q =7325.48（N ·mm ）2.6中法兰螺栓校核外部法兰由之前的数据由阀门设计手册表6-16查德 选系列代号1级法兰。
液体对密封面作用力Q MJ =π4D M 2P =551.26 N螺栓预紧力可求得：Q 1=π4q min (D MN 2−D MW 2)=249.631 N球阀密封力Q= Q 1+Q MJ =800.89 N设 h=1mm 且 R=24mm D JH =58mm D MN =25mm D MW =28mm cos φ=KR =l 1+l 22R=0.833 φ为密封面对求中心的斜角其强度校核可由公式：W a=πbD G Y+QW a=3.14∗8.5∗42.5∗15+249.63=17273.135KN根据公称压力以及所受的预紧力和尺寸，从GB 6188-2008选用等级3.6级，碳钢，M8螺栓，预选4个，以下进行校核：由公式：σL=WA<[σL], W取Wa与Wp之间较大值；A=4*3.14*4^2=3768σL=107301.653768=85.9095MPa<[σL]=180MPa所以所选螺栓满足其强度要求，校核成功。