阀门典型零部件的强度计算
阀门零件强度计算细则
阀门零件强度计算细则哈锅阀门设计组目录目录 (2)1、设计压力、设计温度 (5)(1) 公称压力PN、工作温度t和最大工作压力P (5)（2）磅级阀门、特殊压力级 (5)（3）《钢管法兰》标准中新的温压表 (8)2、阀体壁厚 (8)（1）阀体壁厚计算 (8)（2）阀体开孔削弱的校验 (9)（3）对变截面椭圆壳体应按校验其最大弯曲应力 (11)3、磅级阀的阀体壁厚 (11)4、自密封结构 (12)（1）作用在阀盖上的轴向力 (12)（2）支承面a及b 的校核 (12)（3）四合环高的计算 (12)（4）h0的计算 (12)（5）阀盖尺寸h D计算 (12)（6）尺寸S1计算 (13)（7）金属密封圈的预紧力 (13)（8）hv按均布载荷圆盘计算。
(13)5、法兰连接 (14)（1）安装时压紧衬垫所需的力 (14)（2）为保证密封所需要的最小螺栓载荷 (14)(3)在操作状态下所需要的螺栓力 (15)(4)螺栓直径计算 (15)(5)法兰厚度计算 (16)（6）法兰盖厚度计算 (17)（7）说明 (17)6、阀杆轴向力、应力校核 (18)(1)截止阀，介质从下往上（正流） (18)（2）截止阀，介质从上往下（倒流） (20)（3）闸阀 (20)（4）作用在手轮上的力矩 (20)（5）阀杆截面所受的应力 (21)（6）阀杆的稳定性校核 (24)7、电动装置力矩的选取和整定值 (25)（1）计算扭矩 (25)（2）电动装置输出扭矩Mmax (25)（3）校验电动装置马达输出力矩MM (25)（4）校验电动装置在关闭阀门的运行力矩 (25)（5）电动力矩整定值 (26)8、校验密封面宽度 (26)9、阀瓣应力 (27)（1）闸阀阀瓣应力计算 (27)（2）截止阀、止回阀阀瓣应力计算 (27)(3) 球面的最大接触应力 (28)10、阀盖支架应力计算 (29)11、螺纹强度 (31)12、铰链螺栓、填料压盖 (33)（1）铰链螺栓强度 (33)(2)铰链销强度 (33)（3）填料压盖和压板 (33)13、轴承 (34)14、弹簧 (35)附录1 温压表 (36)附录2 阀的支管接口尺寸 (38)附录3 调节阀的排量系数计算公式 (38)1、液体的排量系数 (38)2、饱和水、闪蒸流体的排量系数 (39)3、粘性液体的排量系数 (40)4、气体的排量系数 (42)5、气蚀 (42)1、设计压力、设计温度(1) 公称压力PN、工作温度t和最大工作压力P以GB1048-77标准命名的兆帕压力级的设计温度为200℃，设计压力为公称压力PN（国际通用的PN单位为巴，国内用兆帕）。
阀门壳体强度计算
阀门壳体强度计算没有具体的公式或方法，但可以通过阀门壳体试验来检测阀门壳体的强度和密封性能。
阀门壳体试验的相关要求如下：
•试验压力为阀门在20℃时最大允许工作压力的1.5倍。
•试验在试验压力下持续时间不得少于5min。
•公称压力小于1.0MPa且公称直径大于或等于600mm 的闸阀，可不单独进行壳体试验，壳体压力试验宜在系
统试压时按管道系统的试验压力进行试验。
•壳体试验时，应封闭进出口各端口，阀门部分开启，向壳体内充入试验液体，逐渐加压到试验压力，检查阀门
壳体各处无渗漏、无潮湿现象为合格；用气体进行壳体
试验时，用涂刷发泡剂方法检漏，无渗漏、无压降为合
格。
阀门支架强度验算计算方式方法
阀门支架强度验算计算方式方法
支架强度验算计算式(J1~J7)
一、T型加强筋支架强度验算(见图5一2一44和表5一2一54)
图5一2一44 T形加强筋支架结构
5一2一54 强度验算(T形加强筋，J1 )
二、椭圆形加强筋支架强度验算(见图5一2一45和表5一2一55)
图5一2一45 椭圆形加强筋支架结构
5一2一55 强度验算(椭圆形加强筋，J2 )
三、两段盖平板支架弯曲验算(见图5一2一46和表5一2一56)
图5一2一46 两段盖平板支架结构
表5一2一56 平板弯曲验算(两段盖，J3）
四、T形加强筋两段盖支架强度验算(见图5一2一47和表5一2一57)
图5一2一47 T形加筋两段盖支架结构
表5一2一57 强度验算(T形加强筋，两段盖，J4 ）
五、曲杆支架强度验算(见图5一2一48和表5一2一58)
图5一2一48 曲杆支架结构
表5一2一58 强度验算(曲杆，J5 )
六、弓形加强筋支架强度验算(见图5一2一49和表5一2一59)
图5一2一49 弓形加强筋支架结构
表5一2一59 强度验算(弓形加强筋，J6)
七、扇形加强筋支架强度验算(见图5一2一50和表5一2一60)
图5一2一50 扇形加强筋支架结构
表5一2一60 强度验算(扇环加强筋，J7 )。
阀门强度计算
目录1. 目的 (4)2. 适用范围 (4)3. 计算项目 (4)4. 中法兰强度计算 (5)5. 闸阀力计算 (17)6. 闸板、阀杆拉断计算 (21)7. 闸板应力计算 (26)8. 压板、活节螺栓强度计算 (28)9. 截止阀力计算 (30)10. 止回阀阀瓣、阀盖厚度计算 (34)11. 自紧密封结构计算 (38)12. 阀体壁厚计算 (47)附录A 参考资料 (48)1．目的为了保证本公司所设计的阀门的统一性和质量。
2．适用范围本公司所设计的闸阀、截止阀、止回阀。
3．计算项目●3．1 闸阀需要计算项目4、5、6、7、8●3．2 截止阀需要计算项目4、8、9●3．3 止回阀需要计算项目4、10●3．4 自紧密封结构设计需要计算项目114．中法兰计算●4．1适用范围该说明4.2～４.4适用于圆形中法兰的计算；4.5适用于椭圆形中法兰的计算●4．2输入参数4．2．1 设计基本参数4．2．1．1 口径（DN）4．2．1．2 压力等级（CLASS）4．2．1．3 阀种（TYPE）4．2．1．4 设计温度（T0）取常温380C。
4．2．1．5 设计压力（P）按ASME B16.34-2004 P27,P29,P48取值如表1。
4．2．1．6法兰许用应力（FQB）按ASME第Ⅱ卷(2004版)材料D篇表1A，乘以铸件系数0.8WCB 110.4MPa (11.26Kgf/mm2) (P16第8行)LCB 102.4MPa (10.45Kgf/mm2) (P10第29行)CF8M 110.3MPa(11.26Kgf/mm2) (P66第18行)4．2．1．7螺栓许用应力（BQB）按ASME 第Ⅱ卷(2004版)材料D篇表3，B7 17.6 kgf/mm2. (P384第33行)L7M 14.08 kgf/mm2. (P384第31行)B8 17.6 kgf/mm2. (≤3/4) (P390第29行)14.08 kgf/mm2. (3/4~1) (P390第27行)13.3 kgf/mm2. (1以上) (P390第23行)4．2．1．8 垫片密封压力（Y），按ASME 第Ⅷ卷(2004版)第一册P298表2-5.1,如表2。
阀门阀体强度计算
阀门阀体强度计算阀门阀体强度计算１．概述目前设计常规阀门（非核级阀门）阀体的主要承压部分时，一般只考虑内压一种载荷。
设计的方法可以称为规则设计，即按相关阀门标准（如B16.34、API600）结合经验进行阀体设计。
按规则设计原则设计出来的阀体是安全可靠的，因为标准是不断改进的，是不断被实践使用验证的。
但是按规则设计原则设计出来的阀体在载荷条件下其强度到底如何，相关标准没有给出理论公式进行计算。
一个形状复杂的阀体可以看成是由一种或几种规则形状的几何体组成，比如筒形、球形、椭圆形等，各规则形状几何体可以通过通用的计算公式进行壁厚计算，这样计算的得来的结果一般为非等壁厚，然而因为铸造等原因，一般不采用不等壁厚设计，所以最后需要统一各处的壁厚。
相关标准也是采用这样的思想，利用规则模型计算一个壁厚，增加适当的余量后，规定为阀体的最小壁厚。
然而，几种规则形状几何体组成一个形状复杂的阀体时，某个或某些规则形状的几何体的整体性必然遭到破坏，比如，两个圆筒相贯后，必有一个圆筒被挖去一部分。
按压力容器设计的观点，规则容器的开孔达到一定尺寸，已不能保证容器完整时的承载能力，必须要对开孔处进行补强计算，以保证容器开孔前后的承载能力不发生变化。
阀门的阀体作为承压部件，也属于压力容器的一种，完全可以适用这个观点，目前在常规阀门阀体在按规则设计原则设计的过程中，较少考虑通过理论计算阀体的强度。
基于上述问题，本文在下节介绍ASME第Ⅲ册NB卷中用于计算核一级阀门阀体由内压引起的一次薄膜应力的计算方法。
2．原理简介在仅考虑内压时，压力容器壳体（阀体）一般承受均匀的薄膜应力，即一次总体薄膜应力，压力容器壳体开孔补强后可引起另外三种应力：局部薄膜应力、二次应力和峰值应力，这四种应力对容器有着不同的破坏形式。
容器在压力载荷下产生的一次总体薄膜应力是最基本的应力，是为平衡压力载荷所产生的，这种应力如超过材料的许用应力达到材料屈服点，则容器产生很大的变形（径向膨胀），如不计壳体材料的应变强化效应，则壳体材料会发生塑性流动，导致容器爆破。
阀体强度分析方法研究
核级阀门阀体强度分析方法研究一、论文的目的和意义1.理论依据阀门中的阀体、阀盖、阀瓣等零件均属于承压部件，计算时应该遵守压力容器设计法规。
相比圆筒、球壳、封头等压力容器，阀体的结构形状相对复杂，计算时应考虑的因素也比较多。
目前，压力容器设计所采用的标准有两大类，一种是按规则进行设计（Design by rule）通常称为“规则设计”，即第一强度理论，以GB150为代表，经过多年的发展已经相当的完善和成熟，同时有数十年的安全使用业绩作为支撑。
另一种是按分析进行设计（Design by analysis）,通常称为“分析设计”，即第三强度理论作为基础，以JB4732为代表，通常以有限元分析理论作为计算方法。
传统的压力容器标准与规范，它是以弹性失效理论为基础，导出较为简单的适合于工程应用的计算公式，求出容器在载荷作用下的最大主应力，将其限制在许用值以内，即可确定容器的壁厚，对容器局部区域的应力、高应力区则以具体的结构形式限制，在计算公式中引入适当的系数或降低许用应力的方法等予以控制，对局部应力集中，边缘效应或循环应力等均不作计算，这是一种以弹性失效准则按最大主应力理论导出的，以长期实践经验为依据而建立的一项标准，一般称之为常规设计标准。
在标准所规定的使用范围内，按标准要求所设计、制造的容器是安全可靠的。
然而，随着科学技术的进步，容器的使用条件以及对它的要求越来越严峻。
从实践中发现“常规设计”存在一些不能满足设计要求之处，主要有：1.工程结构中的应力分布大多数是不均匀的，由于试验技术与计算技术的发展，对于局部几何不连续处按精确的弹性理论或有限元法所得到的应力集中系数往往可达到3-10，此时，若按最大应力点进入塑性就算失效就显得过于保守，因为结构上有很大的承载能力；若不考虑从应力集中制按简化公式进行设计又不安全，应力集中区将可能出现裂纹。
2.对于高温情况，要把热应力控制在传统标准允许的水平之下有时是做不到的，在高温、高压的容器中热应力与内压力之和已超过传统的允许值，无论加厚或减薄壁厚均不能满足传统标准要求，因为二者对壁厚大小的要求是相反的。
阀门零件强度计算细则
阀门零件强度计算细则哈锅阀门设计组目录目录 (2)1、设计压力、设计温度 (5)(1) 公称压力PN、工作温度t和最大工作压力P (5)（2）磅级阀门、特殊压力级 (5)（3）《钢管法兰》标准中新的温压表 (8)2、阀体壁厚 (8)（1）阀体壁厚计算 (8)（2）阀体开孔削弱的校验 (9)（3）对变截面椭圆壳体应按校验其最大弯曲应力 (11)3、磅级阀的阀体壁厚 (11)4、自密封结构 (12)（1）作用在阀盖上的轴向力 (12)（2）支承面a及b 的校核 (12)（3）四合环高的计算 (12)（4）h0的计算 (12)（5）阀盖尺寸h D计算 (12)（6）尺寸S1计算 (13)（7）金属密封圈的预紧力 (13)（8）hv按均布载荷圆盘计算。
(13)5、法兰连接 (14)（1）安装时压紧衬垫所需的力 (14)（2）为保证密封所需要的最小螺栓载荷 (14)(3)在操作状态下所需要的螺栓力 (15)(4)螺栓直径计算 (15)(5)法兰厚度计算 (16)（6）法兰盖厚度计算 (17)（7）说明 (17)6、阀杆轴向力、应力校核 (18)(1)截止阀，介质从下往上（正流） (18)（2）截止阀，介质从上往下（倒流） (20)（3）闸阀 (20)（4）作用在手轮上的力矩 (20)（5）阀杆截面所受的应力 (21)（6）阀杆的稳定性校核 (24)7、电动装置力矩的选取和整定值 (25)（1）计算扭矩 (25)（2）电动装置输出扭矩Mmax (25)（3）校验电动装置马达输出力矩MM (25)（4）校验电动装置在关闭阀门的运行力矩 (25)（5）电动力矩整定值 (26)8、校验密封面宽度 (26)9、阀瓣应力 (27)（1）闸阀阀瓣应力计算 (27)（2）截止阀、止回阀阀瓣应力计算 (27)(3) 球面的最大接触应力 (28)10、阀盖支架应力计算 (29)11、螺纹强度 (31)12、铰链螺栓、填料压盖 (33)（1）铰链螺栓强度 (33)(2)铰链销强度 (33)（3）填料压盖和压板 (33)13、轴承 (34)14、弹簧 (35)附录1 温压表 (36)附录2 阀的支管接口尺寸 (38)附录3 调节阀的排量系数计算公式 (38)1、液体的排量系数 (38)2、饱和水、闪蒸流体的排量系数 (39)3、粘性液体的排量系数 (40)4、气体的排量系数 (42)5、气蚀 (42)1、设计压力、设计温度(1) 公称压力PN、工作温度t和最大工作压力P以GB1048-77标准命名的兆帕压力级的设计温度为200℃，设计压力为公称压力PN（国际通用的PN单位为巴，国内用兆帕）。
蝶阀阀杆强度计算
计算内容：阀杆强度计算产品 型号D343H-16C简图：公称通径DN700 公称压力 PN16零件 图号700D343H-16C-02名称 阀杆 材料20Cr13序 号 项目 符号式中 符号公式或索引 数据单位 1蝶阀阀杆总力矩DMdj T c M M M M M M ++++6993809.863N.mm2 密封面间摩擦力矩M M224Rh f Rb q M M M +3367709.863 N.mm3 密封面必须比压 Mq见表3-13 5 Mpa 4 蝶板密封半径 R 设计给定335 mm 5 密封面的接触宽度 M b 设计给定10 mm6 密封面间的摩擦因数Mf金属0.15，橡胶0.30.15 7 阀杆与蝶板中心的偏心距h设计给定8mm 8 阀杆轴承的摩擦力矩CM2/F C C d f F3461850N.mm 9 作用在阀杆轴承上的载荷CFN 10 当蝶板处于密封状态时4/2p D π615440 N 11 蝶板直径D设计给定670 mm 12轴承摩擦系数fc0.1525 密封填料的摩擦力矩TM2F Td F164250 N.mm26 阀杆与填料的摩擦力F Tpb d T F ψ4380 N 27 系数 ψ查表3-15（按h T /b T ）3.6528 阀杆直径 d F 设计选定 75 mm 29 填料宽度 b T 设计选定 10 mm 30 填料深度 h T设计选定7 mm 26 静水力矩J M 当阀杆垂直安装时为00 N.mm 27 动水力矩（最大值通常在α=60°~80°范围内） dM/20/1022214V gH HD g +-⨯-ξξαλα0 N.mm 29 阀杆计算的扭应力 Nτ M/（0.2d 3）82.89Mpa30阀杆材料扭转剪切应力[]N τ查表3-7145 Mpa结论：Nτ＜[]N τ，合格。
核级阀门强度计算方法的分析
核级阀门强度计算方法的分析中国泵业网1概述在核级阀门的设计计算中，需要遵守ASME、RCCM等法规。
ASME ⅢNB分卷提供了具体的核级阀门的强度计算公式，假如按照全部公式（NB-3500）进行计算并且计算合格，其阀门的设计结果是可以被接受的。
跟着计算机技术的发展，使用有限元应力分析的方法对阀门强度进行计算成为一种新的计算方法。
本文以某核一级闸阀为例，分别使用两种计算方法进行计算，同时对计算结果进行对比分析。
2仿真分析将闸阀全部零件进行立体建模，并确定每个零件的密度以得到阀门的精确质量。
在进行应力分析时，假如在阀体的一端施加固定约束，而端部应力得不到有效开释，将在阀体端面位置产生应力奇特，最大应力可达2000MPa，这显然与现实情况相违反。
根据相关经验及划定，可以在阀体入口处增加一过渡管（过渡管长度为进口管径的2～5倍），在过渡管进口施加固定约束，使应力奇特发生在管道进口。
而评价分析结论时，只考核阀门的受力情况，忽略过渡管进口上泛起的误导结论。
这样可以真实模拟阀体的受力情况，得出相对正确的应力分析值。
在ASME法规中，着重关注阀门承压边界的受力情况。
因此，只取阀体、阀盖和过渡管组成的装配体为研究对象。
在阀体右侧的中腔与支管接壤位置，根据经验划分出3条阀体的应力评定线。
同时将模型转化到ANSYSWorkbench软件中。
在ANSYS软件中，对阀体、阀盖、过渡管赋予材料属性，对支架、过渡头和执行机构等省略掉的零件以一个有质量的点代替，并选择阀体与阀盖相接触的表面作为支撑质量点位置的平面。
分别选取过渡管与阀体、阀体与阀盖相接触的表面为零件间的接触面，选择约束类型为bonded绑定约束。
对模型进行网格划分处理，同时进行网格收敛性验证。
设定热应力分析参数，选择过渡管、阀体和阀盖中与介质相接触的表面设定设计温度，选择阀体的外表面确定对流换热系数。
选择过渡管、阀体和阀盖中与介质相接处的内腔表面设定介质压力，选择过渡管左端面确定阀门的固定约束载荷，选择被抛开的过渡管、阀体和阀盖的中截面添加阀门对称约束。
强度计算书
1.阀体强度校核式中：[б]—材料的许用应力，Mpa ，[б]取 бS /n s 与бb /n b 两者较小的值；q - 实际计算比压，MPa ；公式：q= Q MZ /(π（d+ b m ）b m )；…………[1-P425]式中：d 阀座密封面内径（㎜），d=67；结论：实际比压满足要求。
为保证密封面密封，又要保证材料不被挤坏，必须满足下式式中: q MF - 保证密封所需的密封比压，MPa ；查表4-65…………[1-P427]由计算结果知：27.4＜44.33＜80，即：q MF <q<[q]； Q MZ —出口端阀座密封面上的总作用力，N ；公式：q MF <q<[q]；…………[1-P425]b m —阀座密封面宽度 （㎜），b m =9；公式： Q 2 [q]- 密封面材料的许用比压，MPa ；查表4-66…………[1-P428] 本设计计算书主要对平板阀及连接螺柱承载能力进行计算B B 按照厚壁容器计算公式公式：S B =（D N /2）×（K 0-1）+C ………[1-P359] C -附加裕量查；表4-14………[1-P358] D N –中腔最大孔径，mm ；公式：K 0 =式中：S B –计算壁厚，mm ； K 0 –阀体外径和内径之比；2.阀座面宽校核根据设计输入要求的等级（60K ）及SY/T5127-2002 的规定取 б=414 Mpa ，б=586Mpa 。
………[2-P21]取n s =2.3 ，n b =4.25, P=21Mpa 。
实际采用壁厚：S 实=（204-109.5）/2=47.25；结论：S 实＞S B ，壁厚满足要求。
阀体由中腔、进口和出口管端三个部分组成,这三个部分比较,中腔尺寸大于进口和出口端进、出口端尺寸按API 标准设计,无需计算,因此,阀体壁厚的验算只对中腔部分进行。
）（3*P ][/][-σσ3.阀杆强度校核a）平行单闸板闸阀阀杆开启和关闭所受到轴向力的计算公式：Q FZ′=Q MJ*f M′-Q G+Q P+Q T；…………[1-P444]Q FZ″=Q MJ*f M″+Q G-Q P+Q T；…………[1-P444]式中：Q FZ′--关闭时阀杆所受轴向力，N；Q FZ″--开启时阀杆所受轴向力，N；Q MJ--介质作用在阀座密封面的力，N；Q P--介质作用在阀杆上的轴向力，N；Q T--阀杆与填料之间的摩擦力，N；Q G--阀板自身重力，N；（数值较小，根据经验可忽略不计）Q FZ--关闭和开启时阀杆所受最大轴向力，N；（取Q FZ′和Q FZ″两者较大的值）公式：Q MJ=π/4*D MP2*P，N；…………[1-P442]式中：Q P=π/4*d F2*P，N；…………[1-P442]Q T=π*d F*h T*U T*P，N；…………[1-P442]d F--阀杆直径，mm；D MP--密封面的平均直径，mm；h T--填料层的总高度，mm；h T=19.3。
闸阀 强度计算书
1.阀体强度校核为保证密封面密封，又要保证材料不被挤坏，必须满足下式q - 实际计算比压，MPa ；[q]- 密封面材料的许用比压，MPa ；查表4-66…………[2-P428]b M —密封面宽度，mm ；a—半锥角；f M —锥形密封面摩擦系数；查表4-69…………[2-P429]由以上公式推导： P（d+b M ）/b M =4Sin(a)(1+f M /tg(a))q由以上知：t B ′-C=0.63，查表，C=5，所以：t B ′=5+0.63=5.63；实际采用壁厚：t B；t B ′＜t B ;（见图纸）结论：壁厚满足要求。
公式：Q MF = π（d+b M ）b M Sin(a)(1+f M /tg(a))q MF ；…………[2-P429]式中：Q MJ —阀座密封面介质力（N ）；Q MJ =π/4P(d+b M )2d—阀座密封面内径 （㎜）；2.阀座密封面比压校核上式可以转换为：Q MJ = π（d+b M ）b M Sin(a)(1+f M /tg(a))q ；公式：q MF <q<[q]；…………[2-P425]式中: q MF - 保证密封所需的密封比压，MPa ；C -附加裕量；查表4-14………[2-P358]实际壁厚t 依据API 600标准，查表1………[4-P3],取t =8.6（mm）D N –计算直径，mm ；[бL ]—许用拉应力，Mpa ；取n s =2.3 ，n b =4.25，P=2Mpa 。
式中: [бL ]—材料的许用应力, Mpa ，[б]取 бS /n s 与бb /n b 两者较小的值；取 бS =250 Mpa，бb =485Mpa。
………[3-P177]本设计计算书主要对升降止回阀强度及螺栓承载能力进行计算阀体由中腔、进口和出口管端三个部分组成,这三个部分比较,中腔尺寸大于进口和出口端进、出口端尺寸按API 标准设计,无需计算,因此,阀体壁厚的验算只对中腔部分进行。
阀体 ,阀盖强度计算(采用)
阀体 ，阀盖强度计算代表需输入的数值评定结果，不需要人工输入需要特别注意的人工输入项目代表计算的结果，注意：该格内不允许人工输入不用理会的中间结果1,阀体强度计算(按《实用阀门设计手册》进行)阀体材料15CrMo（III）设计给定PN-公称压力37Mpa设计给定Dn计算内径112mm设计给定［σ］t阀体许用应力104查GB150值系数Ko 1.61418531Ko=(［σ］t/(［σ］t-Pi*(C-腐蚀余量4SB`-计算厚度34.3943772S B-计算厚度38.3943772SB'=0.5Di(Ko-1)S B-实际取用厚度45安全2,阀盖强度计算(按GB150《钢制压力容器》进行）p-设计压力37Mpa设计给定Pc-计算压力37Mpa设计给定t-设计温度200设计给定操作介质蒸汽设计给定C-腐蚀余量1设计给定υ-焊缝接头系数1设计给定阀盖材料15CrMo（III）设计给定螺栓材料25Cr2MoVA设计给定［σ］b t-螺栓材料设计温度许用应力104Mpa查GB150表4-7［σ］b-螺栓材料常温下许用应力123Mpa查GB150表4-7［σ］f t平盖材料设计温度许用应力104Mpa查GB150表4-5［σ］f- 平盖材料常温下许用应力123Mpa查GB150表4-5密封垫的结构形式及材料不锈钢石墨缠绕垫查GB150表9-2密封垫外径116mm依结构设计给定密封垫内径92mm依结构设计给定N-垫片接触宽度12mmbo-垫片基本密封宽度6mm查GB150表9-1因选密封垫形式b-垫片有效密封宽度6mmD G-垫片压紧力作用中心圆直径104mmY-垫片比压力69Mpa查GB150表9-2m-垫片系数3查GB150表9-2Wa-预紧状态下需要的最小螺栓载荷135264.413N Wa=πbD G YFp-操作状态下需要的最小垫片压紧力435198.547N Fp=2πD G bmPc2Pc/4F-流体引起的总轴向力314310.062N F=πDGWp-操作状态下的最小螺栓载荷749508.609N Wp=F+FpAa-预紧状态下的最小螺栓面积1099.71068mm2Aa=Wa/［σ］bAP-操作状态下需要的最小螺栓面积7206.81355mm2A=W P/［σ］b tPAm-需要的最小螺栓面积7206.81355mm2取Aa，Ap的大者计算实际螺栓总面积M27X2n-螺栓个数12依结构设计给定d-螺柱最细位置处的直径30.835mm依结构设计给定，或查《机械A b-实际螺栓总面积8961.05273mm2A=nπd2/4b安全G b-螺栓中心圆直径150mm依结构设计给定L G-螺栓中心至垫片压紧力作用中心线的径向距离23mm L G=（G b-D G）/2螺栓设计载荷 NW1-预紧状态下的螺栓设计载荷994323.776N W1=（Am+Ab）*［σ］b/2W2-操作状态下的螺栓设计载荷749508.609N W2=W P系数K的计算K1-预紧时计算系数0.97807897K=1.78W1L G/P C/D G31K2-预紧时计算系数 1.03726348K=0.3+1.78W2L G/P C/D G32δp1-预紧时平盖的计算厚度56.4116244mmδp1=D G*（K1P C/［σ］fυ）δp2-操作时平盖的计算厚度63.1774475mmδ=D G*（K2P C/［σ］f tυ）p2δp3-平盖的计算厚度63.1774475mm取δp1和δp2之大者δp-平盖的设计厚度64.1774475mmδp=δp3+Cδ- 平盖实际取用厚度55mm不安全3、平盖危险截面强度校核D b-螺栓中心圆直径498mm依结构设计给定W1-预紧状态下的螺栓设计载荷994323.776N W1=（Am+Ab）*［σ］b/2W2-操作状态下的螺栓设计载荷749508.609N W2=W PDa-危险截面处的直径456mm依结构设计给定ha-危险截面处平盖的厚度36mm依结构设计给定预紧状态σma-弯曲应力67.480556Mpaσ=3W1(D b-D a)/π/D a/h a2maτa-剪切应力19.2801589τa=W1/π/D a/h a［σ］f- 平盖材料常温下许用应力130Mpa查GB150表4-5σoa-危险截面当量应力强度值75.2914273Mpaσoa=(σma2+3τa2)1/2评定:要求σoa<0.7［σ］f安全操作状态［σ］f t- 平盖材料设计温度许用应力104Mpa查GB150表4-5σma-弯曲应力50.8659844Mpaσ=3W2(D b-D a)/π/D a/h a2maτa-剪切应力14.5331384τa=W2/π/D a/h aσoa-危险截面当量应力强度值56.7537197Mpaσoa=(σma2+3τa2)1/2评定:要求σoa<0.7［σ］f t安全PN-设计压力 6.5MpaDn计算内径272mm选用壁厚11mm外径与内径比K 1.080882当量应力σeq78.1501MPa最大应变能理论阀体许用应力［σ］t89MPa Array安全GB150应力值83.61364安全查GB150值σ］t/(［σ］t-Pi*(3)1/2)1/25Di(Ko-1)查GB150表4-7查GB150表4-7查GB150表4-5查GB150表4-5查GB150表9-2依结构设计给定依结构设计给定查GB150表9-1因选密封垫形式的不同其计算公式有所不同查GB150表9-2查GB150表9-2πbD G YπD G bmPcπD G2Pc/4［σ］b=W P/［σ］b tPAp的大者依结构设计给定依结构设计给定，或查《机械设计实用手册》page、447=nπd2/4b设计给定=（G b-D G）/2Gm+Ab）*［σ］b/2=1.78W1L G/P C/D G31=0.3+1.78W2L G/P C/D G32=D G*（K1P C/［σ］fυ）p1=D G*（K2P C/［σ］f tυ）p2δp1和δp2之大者=δp3+Cp设计给定W1=（Am+Ab）*［σ］b/2依结构设计给定依结构设计给定=3W1(D b-D a)/π/D a/h a2maa=W1/π/D a/h a0表4-5oa=(σma2+3τa2)1/20.7［σ］f=91Mpa查GB150表4-5=3W2(D b-D a)/π/D a/h a2maa=W2/π/D a/h aoa=(σma2+3τa2)1/20.7［σ］ft=72.8Mpa。
阀体强度计算比较与分析
温度确定阀体的材料 ； ②按照不 同用途确定结构
形式 ； ③确定结构长度和连接方式 ； ④进行结构设 计和计算。 随着同国际上的技术交流和引进技术的广泛
有关标准中的承载面积用 Ｃ Ｄ中的“ Ａ 求封闭 图形面积” 方法求得。
增加 ， 使得许多 电厂逐渐采用 国际标 准 Ｉ Ｓ Ｏ或者 美国国家标准 Ａ Ｍ １． （ Ｓ ＥＢ ６３ 法兰、 ４ 螺纹和焊接端 连接 的阀门》 向国际接轨。因此本文仅 以我厂设 ，
Ｐ＝ 计算压力 胁 Ｄ 计算截面直径 啪 １ Ｎ＝ ［］ 材料许用应力 Ｍ ａ ａ＝ Ｐ
＝
应力核算：
口＝ Ｐ ＋ １ （ ）ｓ （） ８
支管半锥角
～ … 一 ＬＬ
式中Ａ ＝ ｐ 不考虑附加量金属的承载面积 ｌ ｌ＇２ ｌｆ ｌｌ ＝不考虑附加量流体的承载面积 啪 Ｉ ２ 中的计算 Ａ 和 的承载长度按下述 两式计算 ： 一… 。 一
锅
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文章 编号： 口 一１４ （０６ ０ 一Ｏ６ —ｏ ２９２０ ） １ ＯＯ ３
阀体 强度计算 比较与分 析
王 敏
（ 尔滨哈锅阀门股份有限公司 黑龙江 哈尔滨 １０４） 哈 ５０６ 摘 要： 以我厂设计的 Ｄ ３０Ｐ ２ Ｎ０ ；Ｎ５闸阀的铸造阀体为例， 应用我厂、 美国、 原西德等国有关强度计算标准进
・ ６ｌ ・
警景０１门 件 算 则。 计 ．７阀 零 计 细 》 算 竺１ 一 本 的 计 公 ， 算 式按 矗 第 耋 变的状变引 形改时起蔓
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阀门中法兰强度校核参考手册
阀门中法兰强度校核参考手册摘要：1.阀门法兰强度校核的背景和重要性2.阀门法兰强度校核的方法3.阀门法兰强度校核的实例分析4.阀门法兰强度校核的注意事项正文：一、阀门法兰强度校核的背景和重要性阀门是流体输送系统中的关键部件，负责控制流体的流量、流向和压力等。
其中，法兰是阀门的重要组成部分，承担着连接阀门与管道的任务。
在流体输送系统中，阀门法兰经常受到高压、高温和腐蚀等因素的影响，因此，对其强度进行校核至关重要。
二、阀门法兰强度校核的方法阀门法兰强度校核的方法主要有以下几种：1.理论计算法：根据法兰的材料、尺寸和几何形状等参数，运用材料力学理论进行强度计算。
2.实验测试法：通过实验室对法兰进行拉伸、压缩、弯曲等实验，测试其强度性能。
3.模拟分析法：使用计算机模拟软件对法兰在实际工况下的强度性能进行分析。
4.类比法：根据已有的类似工程经验，对法兰的强度进行校核。
三、阀门法兰强度校核的实例分析以某阀门法兰为例，材料为碳钢，直径为DN100，厚度为10mm。
首先，根据法兰的材料、尺寸和几何形状等参数，运用材料力学理论进行强度计算。
其次，通过实验室对法兰进行拉伸、压缩、弯曲等实验，测试其强度性能。
最后，使用计算机模拟软件对法兰在实际工况下的强度性能进行分析。
四、阀门法兰强度校核的注意事项1.选择合适的强度校核方法，结合实际情况进行校核。
2.对法兰的材料性能、加工质量、安装与使用环境等进行全面考虑。
3.注意校核结果的准确性和可靠性，确保法兰在实际工况下的强度性能满足设计要求。
总之，阀门法兰强度校核是保证流体输送系统安全运行的重要环节。
阀门强度计算
目录1. 目的 (4)2. 适用范围 (4)3. 计算项目 (4)4. 中法兰强度计算 (5)5. 闸阀力计算 (17)6. 闸板、阀杆拉断计算 (21)7. 闸板应力计算 (26)8. 压板、活节螺栓强度计算 (28)9. 截止阀力计算 (30)10. 止回阀阀瓣、阀盖厚度计算 (34)11. 自紧密封结构计算 (38)12. 阀体壁厚计算 (47)附录A 参考资料 (48)1．目的为了保证本公司所设计的阀门的统一性和质量。
2．适用范围本公司所设计的闸阀、截止阀、止回阀。
3．计算项目●3．1 闸阀需要计算项目4、5、6、7、8●3．2 截止阀需要计算项目4、8、9●3．3 止回阀需要计算项目4、10●3．4 自紧密封结构设计需要计算项目114．中法兰计算●4．1适用范围该说明4.2～４.4适用于圆形中法兰的计算；4.5适用于椭圆形中法兰的计算●4．2输入参数4．2．1 设计基本参数4．2．1．1 口径（DN）4．2．1．2 压力等级（CLASS）4．2．1．3 阀种（TYPE）4．2．1．4 设计温度（T0）取常温380C。
4．2．1．5 设计压力（P）按ASME B16.34-2004 P27,P29,P48取值如表1。
4．2．1．6法兰许用应力（FQB）按ASME第Ⅱ卷(2004版)材料D篇表1A，乘以铸件系数0.8WCB 110.4MPa (11.26Kgf/mm2) (P16第8行)LCB 102.4MPa (10.45Kgf/mm2) (P10第29行)CF8M 110.3MPa(11.26Kgf/mm2) (P66第18行)4．2．1．7螺栓许用应力（BQB）按ASME 第Ⅱ卷(2004版)材料D篇表3，B7 17.6 kgf/mm2. (P384第33行)L7M 14.08 kgf/mm2. (P384第31行)B8 17.6 kgf/mm2. (≤3/4) (P390第29行)14.08 kgf/mm2. (3/4~1) (P390第27行)13.3 kgf/mm2. (1以上) (P390第23行)4．2．1．8 垫片密封压力（Y），按ASME 第Ⅷ卷(2004版)第一册P298表2-5.1,如表2。
核级阀门强度计算方法的研究
核级阀门强度计算方法的研究介绍了采用经验公式和有限元仿真分析的计算方法，并对某核一级闸阀进行了强度计算。
对比分析了两种方法得出的计算结果，验证了仿真分析计算结果的准确性。
1、概述在核级阀门的设计计算中，需要遵守ASME、RCCM等法规。
ASME ⅢNB分卷提供了详细的核级阀门的强度计算公式，如果按照全部公式(NB-3500) 进行计算并且计算合格，其阀门的设计结果是可以被接受的。
随着计算机技术的发展，使用有限元应力分析的方法对阀门强度进行计算成为一种新的计算方法。
本文以某核一级闸阀为例，分别使用两种计算方法进行计算，同时对计算结果进行对比分析。
2、仿真分析将闸阀全部零件进行立体建模，并确定每个零件的密度以得到阀门的精确质量。
在进行应力分析时，如果在阀体的一端施加固定约束，而端部应力得不到有效释放，将在阀体端面位置产生应力奇异，最大应力可达2000MPa，这显然与现实情况相违背。
根据相关经验及规定，可以在阀体进口处增加一过渡管(过渡管长度为入口管径的2～5倍)，在过渡管入口施加固定约束，使应力奇异发生在管道入口。
而评价分析结论时，只考核阀门的受力情况，忽略过渡管入口上出现的误导结论。
这样可以真实模拟阀体的受力情况，得出相对准确的应力分析值。
在ASME 法规中，着重关注阀门承压边界的受力情况。
因此，只取阀体、阀盖和过渡管组成的装配体为研究对象( 图1)。
在阀体右侧的中腔与支管交界位置，真空技术网(/)根据经验划分出3条阀体的应力评定线。
同时将模型转化到ANSYSWorkbench软件中。
图1 建立阀门应力分析模型在ANSYS软件中，对阀体、阀盖、过渡管赋予材料属性，对支架、过渡头和执行机构等省略掉的零件以一个有质量的点代替，并选择阀体与阀盖相接触的表面作为支撑质量点位置的平面。
分别选取过渡管与阀体、阀体与阀盖相接触的表面为零件间的接触面，选择约束类型为bonded绑定约束。
对模型进行网格划分处理，同时进行网格收敛性验证。
美标法兰球阀体盖螺杆强度计算
美标法兰球阀体盖螺杆强度计算【实用版】目录1.引言2.美标法兰球阀的概述3.球阀体盖螺杆强度的计算方法4.结论正文1.引言美标法兰球阀是一种广泛应用于工业管道系统的阀门，其特点是结构简单、操作方便、密封性能好、维修方便等。
在工程应用中，为了确保球阀的安全运行，需要对其主要部件进行强度计算。
本文将对美标法兰球阀体盖螺杆强度进行计算，以保证其在使用过程中不会发生强度不足的问题。
2.美标法兰球阀的概述美标法兰球阀主要由阀体、阀盖、球体、阀杆、手轮等组成。
其中，阀体和阀盖通过螺杆连接，球体通过阀杆与手轮相连。
在操作过程中，通过旋转手轮，可以实现球体的上下移动，从而实现阀门的开启和关闭。
3.球阀体盖螺杆强度的计算方法在计算球阀体盖螺杆强度时，需要考虑以下几个因素：螺杆的材料、直径、长度以及工作时的应力状态。
（1）材料：一般采用高强度合金钢，如 30CrMo、35CrMo 等。
（2）直径：根据球阀的尺寸和压力等级确定，一般可通过查询相关标准或设计手册获取。
（3）长度：根据球阀的尺寸和安装方式确定，也需要参考相关标准或设计手册。
（4）应力状态：在计算强度时，需要考虑螺杆在操作过程中所承受的应力。
根据工程实践，一般采用安全系数法，即强度计算所得的许用应力与工作应力之比，以确保螺杆在使用过程中的安全性。
计算公式如下：许用应力 = (材料抗拉强度×安全系数) / (直径×长度)其中，材料抗拉强度一般可通过材料性能表或设计手册查询；安全系数一般取 2.5~3，根据工程实际情况和设计要求选取。
4.结论通过对美标法兰球阀体盖螺杆强度的计算，可以确保其在使用过程中不会发生强度不足的问题，从而保证阀门的安全运行。
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P Dn SB C 2.3[ L ] P
8-1 阀体壁厚的计算
三、计算法
（一）圆筒形及腰鼓形阀体
2.厚壁阀体 对于钢制高压阀门的阀体壁厚，一般按厚壁容器公 式计算： Dn SB ( K 0 1) C 2
其中： K0 —阀体外径与内径之比，按下式计算；
K0 [ ] [ ] 3P
8-1 阀体壁厚的计算
三、计算法
注意：
阀体壁厚的计算方法与它的形状有关，一个阀体又往往由几 种形状所组成。但实际应用上并不是一部份一部份地单独进 行计算。 阀体通常都由中腔和进口、出口管段几个部分组成。这三个 部分中总是中腔尺寸大于进口、出口段，因此，阀体壁厚的 计算一般只对中腔部分进行。 阀体壁厚的计算除了考虑强度之外，还应考虑其刚度，否则， 会因受力变形而破坏密封。通常当DN≥300mm时，在阀体 内腔或外部增添加强肋，以增强其刚性。
（2）弹性变形过渡直径
一般地取弹性变形过渡直径dB比闸板密封面内径小4～ 12mm。
8-1 阀体壁厚的计算
三、计算法
（一）圆筒形及腰鼓形阀体
1.薄壁阀体 Ａ.对于用铸铁等脆性材料做成的阀体，其壁厚按 第一强度理论计算： P Dn SB C 2[ L ] P
Dn —阀体中腔最大内径，根据结构需要选定，下 其中： 表为推荐的闸、计算法
（一）圆筒形及腰鼓形阀体
1.薄壁阀体
P Dn SB C 2[ L ] P
C —考虑铸造偏差、工艺性和介质腐蚀等因素而附加 的裕量，可参考下表选取；
8-1 阀体壁厚的计算
三、计算法
（一）圆筒形及腰鼓形阀体
1.薄壁阀体 Ｂ.对于塑性材料做成的阀体，其壁厚按第四强度 理论计算：
8-1 阀体壁厚的计算
三、计算法
（一）圆筒形及腰鼓形阀体
2.厚壁阀体
[ ] Dn K0 SB ( K 0 1) C [ ] 3P 2 s b [ ] —材料的许用应力，取 与 两者中的较 ns nb 小值。 nb 和 ns 分别为以强度指标的安全系数和以强度 指标的安全系数，取 nb 4.25
8-2 闸板的计算
二、弹性闸板闸阀的闸板设计与计算
1.闸板主要结构尺寸的确定 弹性闸板的结构形式分整体式和焊接式两类。
8-2 闸板的计算
二、弹性闸板闸阀的闸板设计与计算
1.闸板主要结构尺寸的确定
（1）弹性槽的宽度
对于整体精密铸造式、整体切槽式以及穿轴焊接式弹性 闸板，弹性槽的宽度a一般取6mm; 对于整体砂模铸造式弹性闸板，随口径的增大，取a＝ 10～20mm, T型槽处的宽度a’一般要比小2～lOmm。
PN2 —“最小壁厚表”中公称压力(小值)； tm1 —“最小壁厚表”中公称压力(大值)； tm 2 —由查表得出的壁厚； —由查表得出的壁厚。
8-1 阀体壁厚的计算
三、计算法
阀体壁厚的计算方法主要由下列因素决定：
阀体材料的力学性能，对于铸铁类材料，应按脆性材料 计算；对于钢类材料应按塑性材料计算。 阀体形状可分为圆筒形、腰鼓形、球形、非圆筒形 ( 椭 圆形、扁圆形、矩形等 ) 等基本形状，分别按不同的公 式计算阀体壁厚。 阀体结构尺寸的确定，当阀体外径与内径之比小干 1.2 时，按薄壁容器的公式计算，大于1.2时，按厚壁容器 的公式计算。
8-1 阀体壁厚的计算
二、插入法
由“查表法”引伸出的“插入法”(又称“线性插值 法”)适用于最小壁厚不能直接从设计标准中查出的 情况。 PN PN1 tm tm1 (tm 2 tm1 ) 插入法计算公式为： PN 2 PN1
tm
PN —计算的阀体壁厚； PN1 —阀门公称压力；
ns 2.30
8-1 阀体壁厚的计算
三、计算法
（二）圆筒形及腰鼓形阀体
1.薄壁球形阀体 2.薄壁阀体
PR SB C 2[ L ]
SB
3.由两个圆弧半径组成的薄壁球形阀体
PR2 1 2( S B C )
PR2 R2 2 (2 ) 2( S B C ) R1
第六章 阀门典型零部件的 强度计算
基本内容
8-1 8-2 8-3 8-4 阀体壁厚的计算 闸板的计算 阀体中法兰的计算 阀杆螺母的计算
8-1 阀体壁厚的计算
阀体壁厚的确定方法主要有:查表法、插入法 和计算法。 一、查表法
对于所设计的阀门，当设计任务书已明确给定该阀门所 依据的设计标准时，首先从指定的设计标准中查找出阀 门的最小壁厚值。 例如：国家标谁 GB12232—12240 、美国石油学会标 准 API6O0 、美国国家标谁 ANSI B16.34 、英国标准 BS1873等，对阀体最小壁厚值都作了明确规定,当设计 这类“标准阀门”时，推荐采用“查表法”。
8-1 阀体壁厚的计算
三、计算法
（一）圆筒形及腰鼓形阀体
a)闸阀阀体 b)截止阀及升降式止回阀阀体 c)旋启式止回阀阀体
8-1 阀体壁厚的计算
三、计算法
（一）圆筒形及腰鼓形阀体
d)球阀阀体
e)蝶阀阀体
8-1 阀体壁厚的计算
三、计算法
（一）圆筒形及腰鼓形阀体
f)蒸汽疏水阀阀体
g)安全阀阀体
为推荐的闸阀阀体中腔尺寸：
8-1 阀体壁厚的计算
三、计算法
（一）圆筒形及腰鼓形阀体
1.薄壁阀体
P Dn SB C 2[ L ] P
P —设计压力，取公称压力PN ； SB —考虑腐蚀裕量时阀体的壁厚； [ L ] —材料的许用拉应力
8-1 阀体壁厚的计算
2 P r C 400[ L ] P
8-2 闸板的计算
一、明杆楔式单闸板闸阀的闸板设计与计算
中间薄板厚度可按下式校检其根部的弯曲应力
3 PRB 2 W [ W ] 2 4 (SB C )
其中：R— B 中间薄板根部处半径， C —附加裕量； 闸板材料的许用弯曲应力。 [— W ]