球阀计算公式自动生成(壁厚强度转矩等)

强度的计算
阀杆与球体连接部分的计算
阀杆与球体接触按挤压计算
σZY
σZY=MQZ/0.12*a2h≤[σZY]
a :作用面
h:阀杆头部插入球体的深度，一般取h=1.8-2.2，
a为正方形时，a改为b
1.8
注意：h不要取的过大否则球体活动性减少。
～2.2
[σZY]
球体材料的许用挤压力，对奥氏体不锈钢：当σb<600MPa时，取[σZY]=122MPa
Z:O型圈个数
设计给定 2
f0：橡胶对阀杆的摩擦系数
d0：O型圈的横截面直径
MZC
轴承中的摩擦力矩
f0=
0.3
设计给定 4
MZC
MZC=fZ*dqJ*QZJ
fZ
轴承的摩擦系数
对塑料制的滑动轴承 fZ按f选取
对滚动轴承
fz= 0.002
dZJ
球体轴颈直径
设计给定
45
对滚动轴承
dZJ=轴承中径
QZJ
介质作用球体轴颈上的总作用力
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）
Q341F-10C-DN100
R=0.75*d
d=
100
R=
80
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
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
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)
密封面材料
材料硬度
密封面 间无
密封面 间有
滑动
滑动
黄铜
CuZn40Pb2， CuZn38Mn2Pb2，CuZn38
HB 80～95
80
20
CuZn16Si4
HB 95～110
100
25
青铜
CuAL10Fe3
HB≥110
80
25
CuAL10Fe3Mn2， CuAL9Fe4Ni4Mn2
HB 120～170
qMF
qMF=1.2P
qMF=
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P
计算压力
1.0
qMF
qMF=m*((a+c*p)/ b )
1.183799126
与流体性质有关的系数
对常温液体：m=1
m
对常温油品和空气、蒸气以及高于100℃的液体： 1
1.4
1.8
m=1.4
对氢、氮及密封要求高的介质：m=1.8
a,c
与密封面材料有关的系数，如下所示
300
80
堆焊
TDCoCr1-x
HR 40～45
250
80
合金
TDCr-Ni（含Ni） HB 280～320 250
80
中硬 橡胶 F-4 尼龙
SFB-1，SFB-2，SFB3SFBN-1，SFBN-2，
SFBN-3
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：
球阀计算书
计算项目
1.1确定球体直径
说明
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。
球体半径一般按R=（0.75～0.95）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
密封面材料
a
聚钢四、氟硬乙质烯合、金尼 铜、龙铸铁
3.5 1.8 3
中硬橡胶
0.4
软橡胶
0.3
b
密封面在垂直流体流动方向上的投影宽度
c 1 0.9
1 0.6 0.4
5.202013778
b
b=t*cosφ
t
密封面宽度
φ
密封面法向与流道中心线夹角
q
球阀密封比压
设计给定 42
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
106
设计给定
1.0
3.1.2进口密封 固定球阀
q
q=(p*((DJH*DJH)-0.6*(DMN*DMN)-0.4*(DMW*DMW)))/(8*R*h*cos*φ)
q
1.657090638
DJH
进口密封座导向外径
mm
132
R
球体半径
mm
80
h
密封面接触的宽度在水平方向的投影
mm
6
h
h=l2-l1
6
l2
球体中心至密封面的距离
mm
60.6
l1
球体中心至密封面的距离
mm
54.6
设计给定 设计给定 设计给定
设计给定 设计给定
[q]
密封面材料的许用比压[q]
[q ] [MPa]
由阀座对球体的予紧力产生的摩擦力矩
MQZ1=∏/4*（DMW2-DMN2）*（1+COSφ）*qM*f*R qM:最上予紧比压
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
或按下式计算：[σZY]=σb/4～σb/6(σb:材料的抗拉强度)
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
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
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
M d FT=1/2*∏* F2*Z*(0.33+0.92*f0*d0*P)
设计给定
4.1.2固定球阀 总转矩计算
MF MQZ MQZ MQZ1 MQZ1
MQZ2 MQZ2 MFT
固定球阀中球体受到的作用力完全传递到支撑轴承上，对进口密封的固定球阀总转矩为：
MF=MQZ+MFT+MZC+MMJ
12581.59651
球体在阀座中的摩擦力矩
MQZ=MQZ1+MQZ2
10271.16832
QZJ
QZJ=∏*DJH2*P/8
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
6838.92
MMJ=
0
1506.525391
5.1阀杆强度计算
5.1.1浮动球阀杆
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
阀杆台肩与止推垫间的摩擦力矩
MMJ
MMJ=∏*64*f*(DT+df)2*P
f:摩擦系数
DT:台肩外径或止推垫外径
按材料同前面规定选取 选二者中小者（mm）
18011.04 ～0.4
72596.8
0.05 45
100
35
奥氏体 不绣钢 马氏体 不绣钢
1Cr18Ni9Ti、 1Cr18Ni12Mo2Ti
HB 140～170
150
40
注：钢和铜合金的牌号对 于铸态和堆焊均适用
2Cr13、3Cr13、 1Cr17Ni2
HB 200～300 HR 35～40
250
45
氮化钢
35CrMoAlA、38CrMoAlA
Hv 800～ 1000
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
6.685393
3.1 球体与阀座之 间比压的计算
球体与阀座之间比压的计算
应该满足：qMF<q<[q]
MF
MF=MQZ+MFT+MMJ
99046.80369
MQZ
球体在阀座中的摩擦力矩
MQZ
MQZ=П*(DMW+DMN)2*P*R*f*(1+COSφ)/32*COSφ
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