AIP 6D固定球阀设计计算书

固定球阀的设计与计算

固定球阀的设计与计算李超【摘要】介绍支撑板结构固定球阀设计原理、设计计算和强度校核.采用支撑板固定球结构,可以改善阀杆受力状态,阀杆转动时只承受扭矩而不承受弯矩.阀门启闭时扭矩减小,阀门使用寿命延长,适用于大口径高压固定球阀及全焊接固定球阀.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】3页(P28-29,32)【关键词】固定球阀;密封原理扭矩;强度【作者】李超【作者单位】河北光德流体控制有限公司,沧州 061000【正文语种】中文球阀是指启闭件（球体）由阀杆带动，并绕球阀轴线作旋转运动的阀门，它具有流体阻力小、密封性能好、使用寿命长、操作方便、启闭迅速等优点。

随着石油、天然气长输管线发展，材料和制造技术提高，管线球阀得到广泛应用。

本文介绍支撑板结构锻钢固定球阀设计计算。

1 结构特性高压大口径锻钢固定球阀，一般采用三段式，便于加工和装配。

球体由上下支撑板固定，支撑板轴颈处设置滑动轴承，轴承采用不锈钢板作为基体，内衬PTFE，摩擦阻力小，承载压力高，保证球阀的低操作扭矩。

介质作用在球体上的力全部传递到支撑板上，阀杆只承受扭转应力。

2 密封条件低压时，靠弹簧力推动密封圈压紧球体，产生预紧比压，实现低压密封。

一般最小预紧比压qM=0.1P（p为介质工作压力），但不小于2MPa，对PTFE或卡普隆密封圈，qM≥1MPa。

图1 低压密封图如图1所示，设单个圆柱弹簧刚度为P′，压缩量为HT，单边弹簧个数为n，则有：式中，R为球体半径，mm；bM为密封面接触宽度，mm；β为密封面对中心的倾角，°；P为公称压力，MPa。

高压时，作用在阀座的介质力与弹簧合力使密封圈与球体产生密封比压，且密封部位的实际比压必须等于或大于必需的密封比压，这样才能达到高压密封。

为保证密封的可靠性，考虑因密封圈过载造成的损坏，以及操作扭矩的加大和磨损加快，一般取qMF≤qS≤[q]，其中，qMF为密封的必需比压，qS为密封的设计比压，[q]为密封材料的许用比压。

球阀计算书

编号：JS/2″150Lb -10设计计算书
项目名称：API 6D钢制球阀
规格型号：Q41F-150Lb DN2″
编制：
审核：
批准：
安阳益和阀业有限公司
目录
一、阀体壁厚计算
二、密封面总作用力及计算比压
三、总扭矩及圆周力
四、阀杆强度的计算
五、球体直径的计算
六、球阀密封力的计算
七、球阀阀杆与填料之间的摩擦力计算
八、阀杆台肩与止推垫片之间的摩擦力计算
九、填料及止推片的摩擦转矩计算
十、球阀转矩的计算
十一、阀体中法兰的设计与计算
十二、阀门流量系数计算
附录参考文献
附录
参考文献
1、实用阀门设计手册
陆培文主编机械工业出版社
2、阀门设计手册
杨源泉主编机械工业出版社
3、阀门设计计算手册
洪勉成、陆培文、高凤琴主编中国标准出版社
4、球阀设计与选用
章华友、晏泽荣、陈元芳、袁玉求北京科学技术出版社。

6″Q41F-150Lb球阀设计计算说明书

JS/6’Q41F-150Lb API 6D球阀
设
计
计
算
书
编制：
审批：
日期：
XXXXX有限公司
目录
阀体壁厚验算 (3)
密封面比压验算 (4)
阀杆总转矩及圆周力 (5)
阀杆强度验算 (7)
中法兰螺栓强度验算 (9)
中法兰螺栓面积验算 (10)
流量系数计算 (11)
参考资料
1、API 6D………………………………………………………………管道阀门
2、ASME B16.34…………………………………阀门—法兰、螺纹和焊端连接的阀门
3、ASME B16.5…………………………………管道法兰和法兰管件—NPS1/2~NPS24
4、ASME B16.10……………………………………………………阀门结构长度
5、机械工业出版社………………………………………《机械设计师手册》
6、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。

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。

固定球阀扭矩计算

固定球阀扭矩计算固定球阀扭矩和比压计算阀前阀座密封的固定球阀的扭矩计算总扭矩M：M=M m+M t+M u+M c （N·mm）式中M m—球体与阀座密封圈间的摩擦扭矩（N·mm）；M t—阀杆与填料间的摩擦扭矩（N·mm）；M u—阀杆台肩与止推垫的摩擦扭矩（N·mm）；M c—轴承的摩擦扭矩（N·mm）；（1）M m的计算M m=QR（1+cosφ）μt/2cosφ;Q—固定球阀的密封力（N）,Q=(Q MJ-Q J)+2Q1-Q2；Q MJ—流体静压力在阀座密封面上引起的作用力（N）,Q MJ=πp(d12-D12)/4;d1—浮动支座外径(mm)；D1—浮动支座内径，近似等于阀座密封圈内径(mm)；P—流体压力（MPa）；Q J—流体静压力在阀座密封面余隙中的作用力（N）,Q J=πP J (D22-D12)/4;P J—余隙中的平均压力，当余隙中压力呈线性分布时，可近似地取P J=P/2 （N）;D2—阀座密封圈外径(mm)；Q1—预紧密封力（N）,Q1=πq min (D22-D12)/4；q min—预紧所必需的最小比压，q min=0.1P (MPa),并应保证q min≥2MPa，弹性元件应根据Q1值的大小进行设计；Q2—阀座滑动的摩擦力（N）；Q2=πd1（0.33+0.92μ0d0P）d0—阀座O型圈的横截面直径（mm）；μ0—橡胶对金属的摩擦系数，μ0=0.3～0.4；有润滑时，μ0=0.15；R—球体半径(mm)；φ—密封面对中心斜角（°）；μt—球体与密封圈之间的摩擦系数，F-4：μt=0.05；填充F-4：μt=0.05～0.08；尼龙：μt=0.15；填充尼龙：μt=0.32～0.37；（2）M t的计算M t=M t1+ M t2M t1—V型填料及圆形片状填料的摩擦转矩M t1=0.6πμt Zhd T2P(N.mm)Z—填料个数；h—单个填料高度；d T—阀杆直径（mm）；M t2—O型圈的摩擦转矩M t2=0.5πd T2（0.33+0.92μ0d0 P）(N.mm)；d 0—阀杆O型圈的横截面直径（mm）；(3) M u的计算M u=｛πμt（D T+ d T）3P｝/64(N.mm)D T—止推垫外径（mm）；(4) M C的计算M C=｛πμC d T d12P｝/8(N.mm)μc—轴承与阀杆之间的摩擦系数，复合轴承：μt=0.05～0.1；阀前阀座密封的固定球阀的设计比压计算q—设计比压，必须保证q b＜q＜［q］q=4Q/π(D22-D12)(MPa)q b—必须比压；［q］—许用比压，F-4：［q］=15MPa；尼龙：［q］=30MPa；浮球阀扭矩和比压计算浮动球阀的扭矩计算总扭矩M（N·mm）为：M=M m+M t+M u式中M m—球体与阀座密封圈间的摩擦扭矩（N·mm）；M t—阀杆与填料间的摩擦扭矩（N·mm）；M u—阀杆台肩与止推垫的摩擦扭矩（N·mm）；（1）M m的计算M m=QR（1+cosφ）μt/2cosφ;Q—浮动球阀的密封力（N）；Q= Q MJ+Q1Q MJ—流体静压力在阀座密封面上引起的作用力（N）;Q MJ=π(D1+D2)2P /16D1—阀座内径，近似等于阀座密封面内径(mm)；D2—阀座外径，近似等于阀座密封面外径(mm)；P—流体压力（MPa）；Q1—预紧密封力（N）；Q1=2δ1EF MJ/ (D1+D2) (tgφ-2μt) （N）；φ—密封面对中心斜角（°）；δ1—阀座预压紧的压缩量（mm）；E—阀座材料的弹性模量(MPa)，F-4：E=470～800 MPa；尼龙：E =1500 MPa；F MJ—阀座的横截面积（mm）；μt—球体与密封圈之间的摩擦系数，F-4：μt=0.05；填充F-4：μt=0.05～0.08尼龙：μt=0.15；填充尼龙：μt=0.32～0.37；R—球体半径(mm)；φ—密封面对中心斜角（°）；（2）M t的计算M t=M t1+ M t2M t1—V型填料及圆形片状填料的摩擦转矩M t1=0.6πμt Zhd T2P/2 (N.mm)Z—填料个数；h—单个填料高度；d F—阀杆直径（mm）；M t2—O型圈的摩擦转矩M t2=0.6πd T2（0.33+0.92μ0d 01 P）/2 (N.mm)；d 01—阀杆O型圈的横截面直径（mm）；(5) M u的计算M u=πμt（D T+ d F）3P/64 (N.mm)D T—止推垫外径（mm）；浮动球阀的设计比压计算q—设计比压，必须保证q b＜q＜［q］q=4Q/π(D22-D12)(MPa)q b—必须比压；［q］—许用比压，F-4：［q］=15MPa；尼龙：［q］=30MPa；。

全焊接固定球阀的设计与计算

全焊接固定球阀的设计与计算陆培文根据GB/T 19672-2005、GB/T 20173-2006和美国石油学会标准API 6D-2008、国际标准化组织标准ISO14313:2007标准规定。

固定球球阀为双阀座阀门、对于双阀座阀门分：单向密封、双向密封、双阀座双向密封、双阀座一个阀座单向密封一个阀座双向密封，双截断-泄放阀，如图1所示。

单向密封阀门——设计在一个方向密封的阀门。

双向密封阀门——设计在两个方向都能密封的阀门。

双隔离-泄放阀DIB-1(双阀座双向密封)——双阀座、每个阀座均能达到双向密封。

双隔离-泄放阀DIB-2（双阀座一个阀座单向密封一个阀座双向密封）——双阀座，一个为单方向密封阀座，一个为两个方向都能密封的阀座。

双截断-泄放阀DBB——在关闭位置时，具有双密封副的阀门，当两密封副间的体腔通大气或排空时，阀门体腔两端的介质流动应被切断。

标准还要求密封试验时，应为进口端阀座密封。

图1 固定球球阀阀座密封分类1 全焊接固定球球阀通道直径的确定在设计计算全焊接固定球球阀时，首先要确定阀体的通道直径，以便作为其他部位计算的基础。

球体通到底最小直径要符合相应标准的规定。

设计国标全焊接固定球球阀时，全通径球阀的最小通径应符合GB/T 19672-2005《管线阀门技术条件》或GB/T20173-2006《石油、天然气工业—管线输送系统—管线阀门》标准规定。

设计美标全焊接固定球球阀时，全通径球阀的最小通径应符合API6D-2008/ISO14313:2007《石油、天然气工业—管道输送系统—管道阀门》标准规定。

对于全焊接缩径固定球球阀，标准规定对于公称尺寸≤DN300(NPS12)的球阀，球阀公称尺寸的孔径缩小一个规格，按标准规定内径；对于公称尺寸DN350（NPS14）～DN600(NPS24)的球阀，球阀的公称尺寸的孔径缩小两个规格，按标准规定的内径尺寸；对于公称尺寸＞DN600(NPS24)的球阀，应和用户商定。

(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 ）。

(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 ）。

API6D平板闸阀的设计

图 1 150Lb API 6D 平板闸阀
11 护罩 21 伞齿轮箱 31 支架 41 阀盖 51 阀杆 61 阀座 71 闸板 81 阀体
图 2 600Lb API 6D 平板闸阀
312 壳体 API 6D 平板闸阀的阀体和阀盖上设计有注脂
阀。密封油脂通过阀体上的注脂阀可进入阀座 , 注入 R - P TFE 密封圈和不锈钢密封圈之间 , 进入密封面 , 起辅助密封作用 , 使密封更可靠 , 达到零渗漏。密封油脂通过阀盖上的注脂阀可进入填料隔环 , 注入阀杆和柔性石墨之间 , 起到辅助密封作用 , 使密封更可靠 , 达到零渗漏。
d ———标准定义的内径或孔口尺寸 , in1
S ———应力系数 ( S = 7000) , psi
依照国家规定的计量单位 , 式 (1) 可转换为
t
=
115 KDN ·PN 2 S - 112 K PN
( mm)
(2)
式中 K ———壁厚系数
PN ———公称压力 ( PN = 210 , K = 113 。PN
Q T ———阀杆与填料摩擦力 , N
Q T =φd F bTp
(11)
φ———摩擦系数
bT —填料宽度 (设计给定) , mm
阀杆强度 (压应力、拉应力) 验证时 , 须查出材料许用压应力 [σY] 和许用拉应力 [σL ] 。若 σY < [σY] , σL < [σL ] , 阀杆强度合格 5 流量特性
1 000mm) 为例 , 其流量特性等同于同规格的管
道 , 呈等百分比特性 (图 3) 。
6 结语
图 3 2～40in1 平板闸阀 CV 曲线
API 6D 平板闸阀作为管线阀门的主导产品 , 由于产品的密封性好 , 可靠性高 , 制造成本低 , 因此已经广泛运用在油田、炼油厂、油库和油码头的输油管线及城市的天然气管线上。

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

球阀计算书

球阀计算书-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
编号：JS/2″150Lb -10设计计算书
项目名称：API 6D钢制球阀
规格型号：Q41F-150Lb DN2″
编制：
审核：
批准：
安阳益和阀业有限公司
目录
一、阀体壁厚计算
二、密封面总作用力及计算比压
三、总扭矩及圆周力
四、阀杆强度的计算
五、球体直径的计算
六、球阀密封力的计算
七、球阀阀杆与填料之间的摩擦力计算
八、阀杆台肩与止推垫片之间的摩擦力计算
九、填料及止推片的摩擦转矩计算
十、球阀转矩的计算
十一、阀体中法兰的设计与计算
十二、阀门流量系数计算
附录参考文献
附录
参考文献
1、实用阀门设计手册
陆培文主编机械工业出版社
2、阀门设计手册
杨源泉主编机械工业出版社
3、阀门设计计算手册
洪勉成、陆培文、高凤琴主编中国标准出版社 4、球阀设计与选用
章华友、晏泽荣、陈元芳、袁玉求北京科学技术出版社。

球阀设计计算书

式中符号1计算壁厚S B ’P*Dn/(2.3*[σL]-P+C mm 3.3657142862计算压力P 设计给定MPa 1.63计算内径DN 设计给定mm 484许用拉应力[σL ]查《阀门设计计算手册》表3-3MPa 925腐蚀余量C 设计给定mm 36实际壁厚S B设计给定mm67标准壁厚GB/T1224 5.5式中符号1密封面计算比压qMPa63阀座密封面内径D1设计给定mm 354阀座密封面外径D2设计给定mm 405设计压力q 设计给定MPa 1.66密封必须比压q mf查表MPa 77密封材料许用比压[q]查表MPa20式中符号密封总作用力QN1451.936单位计算数据一.壁厚计算软密封41球阀(DN20)序号计算数据名称符号公式二.密封比压计算序号计算数据名称符号公式单位计算数据结论 qmf<q<[q] 故合格三.密封总作用力计算序号计算数据名称符号公式单位计算数据2阀座密封面内径D1设计给定mm 353阀座密封面外径D2设计给定mm 334设计压力q 设计给定MPa 1.6式中符号1阀杆力矩MF MQF+MFT+MFCN.mm 3629.129085球体与阀座间的摩擦力矩MQF 3.14Dmp^2*P*fm*R(1+cos)/8cos N.mm 3186.012285摩擦因数fm 0.05密封面平均直径Dmp 设计都给定mm 30.3密封角cos 设计者给定mm 42.67球的半径R 设计者给定mm 22.52阀杆与填料的摩擦力矩MFT QT*Dt/2N.mm 443.1168填料与阀杆之间的摩擦力QT N63.3024阀杆直径Dt 设计都给定mm 14圈数Z 设计者给定3单圈填料高度hmm5式中符号1阀杆端头扭转剪切应力τn Mf/w^1/2Mpa14.46559744断面抗扭系数W βa^3250.88宽度a mm8系数β0.49阀杆许用扭转剪切应力五.阀杆力矩计算序号计算数据名称符号公式单位计算数据九.阀杆头部强度计算序号计算数据名称符号公式单位计算数据。

双截断排放API 6D平板闸阀的设计与计算

Ｑ —— 阀杆与填料的摩擦力，单位为Ｎ。
６
开启时阀杆总轴向力ＱＦｚ ” ：
Ｏ “ ＝＿厂ＭＯＯ＋Ｏｒ（４）
４．阀杆总转矩计算
关闭时阀杆总转矩Ｍ：
Ｍ＝Ｍ＋（５）
式中
图２双截断排放阀座结构
擀蚶圈２『ｉ｛Ｉｊ板３堆焊硬质合
ＧＭ
排放平板闸阀不仅具有阀座密封面摩擦小、使用寿命
长、开启省力等优点；而且在阀门关闭时进、ＨＪ口两端
三、设计与计算
１．阀体壁厚的设计
通过丧，阀体最小壁厚应小于ＡＳＭＥＢ１６．３４中
阀座可以同时密封；当中腔压力异常升高时，中腔压力能自动泄放到管道使得阀门更加安全可靠。住某些工况
理如３所乐，阀门关闭时，密封面的初始密封力由阀
ｑ＝ＯＭｚ／ＡＭＨ
（２）
座＿卜的弹簧提供，当阀门上、Ｆ游管道进入介质压力为Ｐ，ＦｉｔＤ州和Ｄ所限定的环形面积上的介质压差推动阀座向闸板靠紧密封实现阀门双截断功能；当阀门中腔压
５ｏ形障Ｉ６．掸链
Ａ一
关闭时阀杆螺母与阀杆螺纹之的摩擦
力矩，单位为Ｎ・ｍｍ；
４金属阀座圈
Ｍ —— 关时阀杆螺母台肩与支架的摩擦力矩，单位为Ｎ・ｍｍ。
开启时阀杆总转矩Ｍ ” ：
ＭＦ ” ＝Ｍ＋ＭＦＳ ” 石（６）
出版社，２００７．

002-API6D固定球阀设计

固定球阀DBB功能的实现
Completed Solution for Industrial Valves
双阻塞排放介绍（Double-block-and-bleed)
固定球阀DBB功能的实现
Completed Solution for Industrial Valves
双阻塞排放介绍（Double-block-and-bleed)
泄压
泄压条件：
Pc
Fs
ΔP＝Pc-PI＞0.33PI
(Pc＞1.33PI)
PI 自泄式阀座泄压
F＝ΔP*D1 ＞Fs ＝0.33PI*D1 ＞Fs
当中腔压力超过材料在38℃下的阀门压力额定值的1.33 倍时，介质压力借助阀座密封面形成的面积差将阀座推离球体，完成泄压。
Completed Solution for Industrial Valves
固定球阀DBB功能的实现
Completed Solution for Industrial Valves
双阻塞排放介绍（Double-block-and-bleed)
固定球阀DBB功能的实现
Completed Solution for Industrial Valves
双阻塞排放介绍（Double-block-and-bleed)
pressure
leakage
leakage
pressure
Completed Solution for Industrial Valves
双阻塞排放介绍（Double-block-and-bleed) 问：什么是双阻塞排放功能？答：1---阀门的两个阀座可以阻断来自两端的介质
2---阀门中腔残余的介质可通过阀体外接装置（如：

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

1SJ-04设计工作计划-Q

生产
06.07.30
设计开发输入评审
销售/生产/质量
06.08.02
产品设计，编制设计开发输出清单
销售/生产/质量
06.09.07
设计和开发输出评审
销售/生产/质量
06.09.08
样机试制
销售/生产/质量
06.10.20
样机试验
销售/生产/质量
06.10.21
设计和开发验证
销售/生产/质量
06.10.22
设计工作计划
产品名称API 6D钢制球阀
Q41F-600LbNPS4
编制
审核
批准
设计工作计划
项目名称
API 6D钢制球阀
Байду номын сангаас起止日期
06.07.27~06.11.30
型号规格
Q41F-600LbNPS4
预算费用
5万元
职责
设计开发人员
职责
设计开发人员
设计计划
输出评审
方案设计
样机试制
方案评审
样机试验
设计输入
设计验证
输入评审
样机试用/试用报告
工程设计
设计确认
设计输出
资源配置（包括人员、生产及检测设备、设计经费预算分配及信息交流手段等）要求：
人员：技术/质量/销售/生产等部门负责人和业务骨干
生产设备：现有设备详见《设备台帐》
检测设备：见《监视和测量装置台帐》
设计经费预算分配：技术5000元/销售5000元/生产3万元/质量5000元/车间5000元
样机交客户试用
生产
06.10.25
出具样机试用报告
生产
06.11.28
设计和开发确认

全通径焊接球阀设计计算书

全通径焊接球阀设计计算书1 弹簧预紧力设计1.1 弹簧最小预计力 F YJ aF YJ a =（π/4）*( D MW2 -D MN2 )* q YJ =0.785*(326 2 -320 2 ) *1.5=4564N式中：q YJ -最小预紧比压，q YJ取 1.5MPa；D MW -密封圈外径，设计给定 326mm;D MN -密封圈内径，设计给定 320mm。

1.2 自泄压阀座超压推力 F OPF OP =（π/4）*0.33*P*( D HW2 -D MP2 )=0.785*2.2*(330 2 -323 2 )=7894N式中：P-最大工作压力，设计给定压力等级是 400Lb，取 MAP@38℃=6.8MPa;D HW -阀座支撑圈外径，设计给定 330mm;D MP -密封面平均直径，D MP =0.5*(D MW +D MN )= 0.5*(326+320)=323mm;1.3 判定弹簧预紧力设计既要满足阀座低压密封要求，也不能使阀座丧失自泄压功能，即：F YJ a≤F YJ≤F OP式中：F YJ -弹簧设计的预紧力，设计给定为 6720N显然 4564＜6720＜7894，满足要求，故弹簧预紧力设计合格！2 密封面的比压设计2.1 设计比压 qq=（F MJ +F YJ）/[(π/4)*(D MW2 -D MN2 )]=(24400+6720)/[0.785*（326 2 -320 2）]=10.2MPa式中：F MJ -介质水平密封力，F MJ =π/4*(D HW2 -D MP2 )*P=0.785*（330 2 -323 2）*6.8=24400N2.2 必须比压q bq b =m*((a+cp/√b))=1.4*(1.8+0.9*6.8)/√3)=6.44 MPa式中：m-与流体性质相关的系数，根据设计给定的介质和温度选取 m=1.4 ；a，c-与密封材料有关的系数，设计给定材料为 PTFE，此时 a=1.8，c=0.9;b-密封面在垂直于流体流动方向上的投影宽度,设计给定 3mm。