陆培文阀门设计手册第三版计算书
阀门设计计算书.xls
公式
0.2QMJ+0.58QMF+QP+QT
单位
N
2 开启时阀杆总轴向力 Q”FZ
0.31QMJ+0.42QMF-QP+QT
N
3
阀杆最大轴向力
QFZ
取Q’FZ及Q”FZ中较大值
N
4 密封面处介质作用力
QMJ
序号M-2
N
5
密封面上密封力
QMF
序号M-6
N
6 阀杆径向截面上介质作用力
QP
π/4dF2P
N
24
许用合成应力
〔σ∑ 〕
查表4-7
MPa
结论：σL＜〔σL〕， τN＜〔τN）， σY ＜〔σY 〕， σ∑＜〔σ∑〕
合格
230.00
计算书
型
号
零件名称
材料牌号
计算内容
Z***H-***LB 阀杆
1Cr13 头部强度验算
DN
序号
名称
符号
式中符 号
G2
1
剪应力
τ
2 开启时阀杆总轴向力
Q”FZ
3 阀杆与填料的摩擦力
计算书
共
页
型
号
Z***H-***LB
零件名称
闸板
材料牌号 计算内容
WCB 厚度
简图
DN
**"
序号
名称
符号
式中符 号
公式
单位
B
1
计算厚度
S'B
R√(K*P)/〔σw〕+C mm
2
密封面平均半径
R 自由周边：1/2(DMN+bM) mm
3
API6A阀门相关计算
mm2
2188
MPa 255.533698
MPa
220
MPa
245
MPa
145
MPa
230
表5-123
中法兰连接螺栓强度验算
公式或索引 FDJ+FDF+FDT+FFZ'
FYJ 取F'或F"中较大值
πDDP2P/4 设计给定 设计给定
单位 计算结果
N 640879.426
N 45882.9607
N 640879.426
结论
表5-89
符号 FMZ
FMT
qMF qQ qH
[q]
式中符号
FMH FMQ FMJQ DZK DMN bM P
密封面上的总作用力及计算比压
序号
1
2 3 4 5 6 7
名称
计算厚度
密封面平均半径 系数
计算压力 许用弯曲应力
腐蚀余量 实际厚度
结论
表5-109
符号 Bj
B
式中符号
R K P [σW] C
单位 计算结果
N 65536.0019
N 9238.66154
N 65536.0019
0.1
N 28148.6702
mm
32
MPa
35
N
8960
mm
20
0.4
MPa 23.0304413
MPa 163.370315
mm2 401.15
MPa 98.2440979
N.mm 214958.086
mm
3.28
MPa 180.028846 1.54901961
单位 计算结果
6x300旋启式止回阀计算书
5. 6. 7.
中法兰强度计算 中法兰螺栓强度计算（常温、初加温、高温） 附录
备注
6″H44H300LB 阀体 WCB 5. 中法兰强度计算 F 符号 σ 式中 符号
w1
公
式
口 径 单位 DN152.4 Mpa N N N mm mm3 mm mm mm mm Mpa Mpa 5 31267.5 31267.5 1682 25 170031 280 230 190 38 110 82 故合格
备注
实用阀门设计手册表5-82 陆培文主编P1112
结论:
qmf<q<[q]
故合格
旋启式止回阀计算书
项目名称 旋启式止回阀 磅级 300LB 设计温度 目录： 实用阀门设计手册表5-10陆培文主编P962
版次 编号 序号
A SJ-008-05 6″H44H300LB
型号规格 20℃ 生效日期
1. 2. 3. 4.
旋启式止回阀计算书
项目名称 旋启式止回阀 磅级 300LB 设计温度 目录： 实用阀门设计手册表5-10陆培文主编P962
版次 编号 序号
A SJ-008-05 6″H44H300LB
型号规格 20℃ 生效日期
1. 2. 3. 4.
阀体壁厚计算。 阀座密封比压计算。 阀瓣强度计算。 阀盖强度计算。
中法兰强度计算 中法兰螺栓强度计算（常温、初加温、高温） 附录
备注
6″H44H300LB 阀盖 WCB 4. 阀盖强度计算 I5 口 径 公 式 单位 DN152.4 K*p*D2DP/(SB-C)2 P DDP SB C K QLZ L D1 QDJ 设计选定 设计选定 设计给定 设计选定 0.3+1.4*QLZ*L/QDJ*DDP
球阀计算书(陆培文阀门设计手册第三版)
7
计算力矩
W 8 断面系数
d3 Z (对于圆形) 32
2 r1b2 Z (对于矩形) 6
8
断面系数
d3 Z (对于圆形) 32
2 r1b2 Z (对于矩形) 6
9 10 11
手柄数量 手柄直径 手柄厚度
Z d
b2
12
手柄宽度
r1
13Biblioteka 许用弯曲应力[ W ]
力
公
式
单位
计 算 数 据
（设计手册表5-255）手柄总转矩及圆周力(L6)
浮动球阀见表 5 210 ， 固定球阀见表 5 211
2
开启时总转矩
" M
浮动球阀见表 5 210 ， 固定球阀见表 5 211
' M /L
3 4 5 6
关闭时圆周力 开启时圆周力 手柄力臂 弯曲应力
FS'
FS"
L
" M /L
W
M
M / W [W ]
' " 取M 或M 中较大值
mm
**
[ W ]
查表3-5
MPa
**
#VALUE!
' " 取M 或M 中较大值
N.mm
**
d3 Z (对于圆形) 32
2 r1b2 Z (对于矩形) 6
#VALUE!
m m3
d3 Z (对于圆形) 32
2 r1b2 Z (对于矩形) 6
m m3
#VALUE! ** mm mm ** **
设计给定 设计给定
b2
设计给定
r1
设计给定
计算内容：手柄总转矩及圆周力
阀门壁厚计算
≤5 6～10 11～20 21～30 ＞30
Hale Waihona Puke 计算结果C 按下表选取 C 5 4 3 2 1
闸阀设计与计算的基本内容
闸阀设计与计算的基本内容一、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） 二、确定阀门的主体材料应根据设计输入的参数，经综合考虑后确定适用的阀门主体材料。
三、确定阀门承压件的制造工艺方法(铸造、锻造、焊接、铸焊……) 四、确定阀门总体结构型式（即方案设计），为便于讲解，本节内容按明杆，楔式，蝶型开口阀盖，代中法兰，填料压紧的结构设计。
五、确定阀门的结构长度和连接尺寸 六、确定阀体阀座处的流通通道尺寸 七、闸阀的设计与计算此部份很关键，属于技术设计范畴，应边计算边绘制总图。
1．承压件壁厚的计算2．密封副的总作用力和比压的计算3．阀体与阀盖的连接型式和密封结构的确定 4．阀杆的强度计算 5．闸板的强度计算 6．中法兰的强度计算 7．阀盖的强度计算 8．支架的强度计算 9．阀杆螺母的强度计算 10．填料压盖的强度计算 11．活节螺栓的强度计算 12．销轴的强度计算13．选配电动或气动传动装置及确定手动传动手轮的直径 14．阀门流量系数的计算 7.1 承压件壁厚的计算承压件壁厚的确定方法有以下三种，即查表法，插入法和计算法。
7.1.1 查表法若设计输入明确规定了是标准阀门，并且其参数在相应标准规定范围内时，可按指定的相应标准规定的值查出。
7.1.2 插入法此种情况，适用于设计输入的参数与标准内容的规定值不一致的情况下，亦即不能按设计输入的参数值在标准中直接查出此时，可按下述方法进行插入计算：()N N1m m1m2m1N2N1P P t t t t P P -=+--式中：t m ：需计算和确定的承压件壁厚 t m1：查P N1时的壁厚 t m2：查P N2时的壁厚 P N1：公称压力的小值P N2：公称压力的大值7.1.3 计算法：1、计算壁厚的原则1）对脆性材料和塑性材料，其适用的公式不同2）对薄壁容器和厚壁容器，其适用的公式也不同，一般以计算处的外径（D ）和内径（d ）之比来区分：当D /d ≤1.2时，为薄壁容器 D /d ＞1.2时，为厚壁容器3）计算时，应以承压件最大内腔尺寸为依据，一般以阀门通道内径为基准计算 4）承压件形状不同，应按不同的公式进行计算 5）阀体与阀盖的壁厚可取同一值。
毕业设计计算说明书闸阀
目录一、设计基本参数 (2)1、型号 (2)2、执行标准 (2)3、阀门结构 (2)二、计算过程 (2)1、密封面比压的验算 (2)2、阀体最小壁厚计算 (3)①、查表法 (3)②、计算法 (3)3、闸板的计算 (3)4、阀杆得强度计算 (4)5、阀杆头部强度验算 (6)6、阀杆稳定性验算 (7)7、中法兰连接螺栓 (7)7。
1常温时强度验算 (7)7。
2中法兰连接螺栓初加温时强度验算 (9)7。
3中法兰连接螺栓高温时强度验算 (10)8、阀体(中法兰)强度验算 (11)9、阀盖的强度验算 (13)10、阀盖支架(T型加强筋） (14)11、手轮总扭矩及圆周力 (16)参考文献 (18)一、 设计基本参数：1、型 号：80Z40H —402、执行标准：阀门设计按照GB/T 12234-2007年的规定; 阀门法兰按照GB/T 9113.1—4的规定; 阀门结构长度按照GB/T 12221的规定； 阀门试验与检验按照GB/T 13927的规定；3、技术参数：①、公称尺寸DN:80 ②、公称压力PN ：40 ③、适用温度范围：≤350℃ ④、介质化学性能:水、蒸汽、油品. 4、阀门结构：①、密封副结构：环状密封 ②、中法兰结构：凹凸面 ③、阀杆结构：明杆二、 计算过程： 1、密封面比压的验算1、密封面比压计算公式：-—-—---④ 式中：阀座密封面内径d= 80 mm ； 阀座密封面宽度bm= 10 mm; 2、出口端阀座密封面上的总作用力: 式中：作用在出口密封面上的介质静压力：2MJ Q =0.785(d+bm)P = 25446.90 N ；①)()(MPa bmbm d Q q MZ+=π)(N Q Q QMJ MF MZ+=密封面上达到必需比压时的作用力：MF MF Q =(d+bm)bmq π= 21205。
75 N ；②代入得:MZ Q = 21205。
75 N; 代入④得：q= 16。
蝶阀设计计算书
bM
FMJ+FMF π/4*(DMN+bM)2*P
设计给定 设计给定
5 设计压力
P
设计给定
6 密封面上密封力 7 密封面必须比压 8 密封面计算比压 9 密封面许用比压
FMF
π*(DMN+bM)*bM*qMF
qMF
查《实用阀门设计手册》表3-21
q
FMZ/[π*(DMN+bM)*bM]
[q]
查《实用阀门设计手册》表3-22
2、表中标红的为计算数值，标黄的为过程计算值，标绿的由设计者填写。
简
图
DN 单位
DN 计算数值
#DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
3
型号
零件名称 材料牌号 计算内容
阀体 壁厚校核
序号
计算数据名称
符号
公
式
ASME B16.34阀体通道处最小壁厚
1 壳体最小壁厚
Tm'
2 流道最小直径
d
λd+β+C 设计给定
3 设计壁厚 4 附加裕量
Tm
设计给定
C
设计给定
5 ASME B16.34标准壁厚
结论
#DIV/0!
备注：1、计算公式选自《实用阀门设计手册》第3版 P1266 表5-218；
2、表中标红的为计算数值，标黄的为过程计算值，标绿的由设计者填写。
DN 单位
N N mm mm MPa N MPa MPa MPa
DN 计算数值
0 0
0 #DIV/0!
5
型号 零件名称 材料牌号 计算内容
tB
设计给定（≥MAX[T，TB']）
2.0C全启式安全阀设计计算书(6.0)
2.0寸卫生级全启式安全计算书根据《实用阀门设计手册》（陆培文主编，机械工业出版社出版，2006年1月第1版）所列安全阀的通用计算项目如下（表5-39）及安全阀专用计算项目：通用及专用计算项目：1.阀体厚度计算2．阀盖厚度3．阀座密封面面上计算比压4．弹簧理论计算5．安全流道直径计算6．安全阀额定排量计算本阀门阀体材质采用316L,阀盖采用304，快装卡箍采用304，因阀门设计手册上没有相应的材质，故采用相近的1Cr18Ni9Ti材质进行验算。
一．阀体厚度计算（表5-168，第1014页）阀体厚度S’B=(P*Dn)/(2.3*［σL］-P)+C;其中：P为公称压力,安全阀设计公称压力：0.7Mpa,故P=0.7计算通径Dn=72.9mm许用应力［σL］查表3-3（第597）,［σL］=92Mpa设计给定腐蚀余量C为0.5mm计算给果：S’B=0.846mm阀体最薄处设计厚度S B：1.65mmS’B< S B=1.65mm故阀体厚度设计合理。
二．阀盖厚度因本安全阀采用的是卡箍连接，其阀盖等同于快装盲板，依据DIN 32675-2009标准，对于快装接头使用工作压力之规定：Rohraußendurchmesser von 6,35 mm bis 42,4 mm: 2,5 MPa (25 bar);Rohraußendurchmesser von 48,3 mm bis 76,2 mm: 1,6 MPa (16 bar);Rohraußendurchmesser von 85,0 mm bis 219,1 mm: 1,0 MPa (10 bar).本安全阀连接采用85口径的快装卡盘（106），依据以上所引用标准要求，工作压力为1.0Mpa，故符合设计要求。
三．3．阀座密封面面上计算比压（表5-197,第1115页）介质压力为p时密封面上比压力：q1=D m(p S-p)/4b≥q MF因设计输入的整定压力p s=0.7Mpa,依据安全阀密封性能试验的相关规定《实用阀门设计手册》表10-40，安全阀的密封性能试验压力，为整定压力的90%，故：设备正常工作压力:p=0.63Mpa,关闭件密封面平均直径：DM=32.16mm(设计给定)关闭件密封面宽度：b=1.3mm (设计给定)M密封面必需压力: q MF=(0.4+0.6PN)/ 10/b(表3-13，662页)Mb=1.3mm(设计给定)MPN：取1.0Mpa计算结果：q=2.77MpaMF密封面比压力：q1= D m(p S-p)/4b =4.33 Mpa,验算结果：q1=4.33≥q MF =2.77, 故密封设计合格。
计算书-DN500
第 3 页
步骤
计算过程
结果
备注
参考资料： [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].世界钢号手册.林慧国、林钢、马跃华 主编.机械工业出版社 [4].中国机械工业标准汇编 中国标准出版社 [5].JB/T 93-2008 阀门零部件 扳手、手柄和手轮
第 4 页
W]
合格
B-B断面强度校 核 B-B断面弯曲应力 σWB=MB/WB MB=0.113PD23 WB=2JB/b MB=21928787.4N· mm WB=656589.5mm3 [σW]=102Mpa σWB＜[σ
W]
合格
第 2 页
步骤
四、阀杆强度 验算
蝶阀阀杆力矩
计算过程
结果
备注
此项见[1]P1182 表5-171， MD=MM+MC+MT+Mj+Md MM=4qMRbMfM(h2+R2)1/2 MC=FCfCdF/2 MT=FTdF/2 Mj=0 Md=2× 10-4gλαHD2/ζα-ζ0+2gH/V02 =344974N· mm MT=93888N· mm MM=19227951.57N· mm MD=1966 6813.57 N·mm
2.密封面计算比 压 q=FMZ/[sinα(DMW+DMN)πbM]
第 1 页
步骤
=30.8Mpa [q]=45Mpa qMF＜q＜[q]
计算过程
结果
备注
合格
三、蝶板的厚度 及强度验算 1.蝶板的厚度计 算 此项查[1]P1182表5-172蝶板的厚度计算式 b=0.054DH1/3 H=100(PN+Δp) Δp=400qV/At qV—设计选定 A—阀座通道截面积208849mm2 t—设计确定60s b=118.5mm 2.蝶板强度验算 此项查[1]P1183、1184表5-175、5-176 A-A断面强度校 核 A-A断面弯曲应力 σWA=MA/WA MA=PD23/12 WA=2JA/b MA=16171650N· mm WA=366584mm3 σWA=44.1Mpa [σW]=102Mpa σWA＜[σ
止回阀新版计算书
qMF=8.5 Mpa
得出:
FMJ=π*（82+3.5）2*2/4=11477 N FMF=π*（82+3.5）*3.5*8.5=7987 N FMZ=11477+7987=19463 N
2.密封面 计算比压q
q= FMZ/[π*(DMN+bM)*bM]
q=19463/(π*(82+3.5)*3.5)=20.7 Mpa
步骤
八、流量系数计 算
计算过程
测得qv=54.25m3/h,Δ P=0.00628bar 根据[3]6.2.1公式Kv=qv(ρ /Δ Pρ 0)1/2 得出 Kv=92.9 根据[4]P12公式（1） Cv=1.156Kv 得出Cv=107.39
结果
备注
参考资料： [1].实用阀门设计手册.陆培文 主编.机械工业出版社 [2].法兰、螺纹和焊接连接的阀门.美国机械工程师学会 [3].BS-EN-1267-1999 阀门水介质流阻测试 [4].API 6D管线和管道阀门规范 第24版 美国石油学会标准
结果
备注
σ WI=F*l1/W1 式中: l1=(D1-Dm)/2=13mm W1=π*Dm*h2/6=28050mm3 (Dm=134,h=20mm) 得出: σ
WI=161748*13/28050=74.9
MPa
σ
WI=74.9MPa
4.II-II断面弯曲 应力σWII σ WII=0.4*F*l2/WII 式中: l2=l1+(Dm-Dn)/4=13+32/4=21mm WII=(π/6)*[(Dm+Dn)/2]*[(Dm-Dn)/2]2 WII=(π/6)*[(134+102)/2]*[(134-102)/2]2 =15809mm3 得出: σ WII=0.4*161748*21/15809=85.9MPa σ σ
旋塞阀计算说明书(1)
压力平衡式油封旋塞阀设计计算说明书一、设计参数及条件1）采用倒装式旋塞压力平衡式油密封结构、金属密封面、双向零泄漏、防火和防静电2）口径DN300 压力等级1500LB。
3）工作温度:-29-180℃4）工作介质:水、蒸汽、天然气、煤气、油品等5）连接型式及驱动方式:法兰、涡轮蜗杆装置6）材质：阀体：WCB(铸件），A216 WCB（GB12229）旋塞：A217 CA15+氮化(ZG1Cr13 GB2100)7）阀体外设有双密封脂注入装置8）设计使用寿命：30年以上二、设计依据及参考资料设计制造标准：API599、API6D结构长度标准：ASME B16.10连接法兰标准：ASME B16.5压力温度等级：ASME B16.34试验检验标准：API 598耐火设计执行API Spec 6FA《阀门设计手册》三、设计计算说明（一）旋塞：1、结构设计。
（流通面积计算、平衡孔、非对称油槽、止回阀）2、强度校核。
3.上下端压力平衡计算。
4.密封面宽度。
（二）阀体：1、结构设计。
2、壁厚。
3、强度校核。
（三）阀杆：1、结构设计。
2、强度校核。
（四）填料及填料压板：1、结构设计。
2、强度校核。
（五）下端盖：1、结构设计。
2、强度校核。
（六）装置选配（七）注脂润滑结构：1、结构设计。
2、油膜的建立和保持（油膜强度、最小有膜厚度）。
3、密封脂选择。
4.注脂枪选择。
（八）防火和防静电设计。
工具书：1.阀门设计手册红皮-简称（1手册）2.阀门设计手册2007版蓝皮-简称（2手册）一旋塞计算（参见P433-434（1手册）（1）旋塞的设计1.旋塞锥度的确定：测量3.5°2.旋塞通道的设计：1）Am：阀体通道孔最小面积（52888.909）A:设计的最小面积：（24734）缩颈比例：A/Am=52888.909/24734=0.4673.塞体及密封面设计：除开口面积外其余均为密封面4.大端平衡孔：设2 个压力平衡孔兼工艺孔（配研用）M205.非对称油槽位置：按图6.材料：A217 CA15+氮化(ZG1Cr13 GB2100)（2）旋塞受力分析及计算1.求旋塞预紧力。
2.0C全启式安全阀设计计算书(6.0)-推荐下载
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一．阀体厚度计算（表5-168，第1014页）阀体厚度S’B=(P*Dn)/(2.3*［σL］-P)+C;其中：P为公称压力,安全阀设计公称压力：0.7Mpa,故P=0.7计算通径Dn=72.9mm许用应力［σL］查表3-3（第597）,［σL］=92Mpa设计给定腐蚀余量C为0.5mm计算给果：S’B=0.846mm阀体最薄处设计厚度S B：1.65mmS’B< S B=1.65mm故阀体厚度设计合理。
二．阀盖厚度因本安全阀采用的是卡箍连接，其阀盖等同于快装盲板，依据DIN 32675-2009标准，对于快装接头使用工作压力之规定：Rohraußendurchmesser von 6,35 mm bis 42,4 mm: 2,5 MPa (25 bar);Rohraußendurchmesser von 48,3 mm bis 76,2 mm: 1,6 MPa (16 bar);Rohraußendurchmesser von 85,0 mm bis 219,1 mm: 1,0 MPa (10 bar).本安全阀连接采用85口径的快装卡盘（106），依据以上所引用标准要求，工作压力为1.0Mpa，故符合设计要求。
三．3．阀座密封面面上计算比压（表5-197,第1115页）介质压力为p时密封面上比压力：q1=D m(p S-p)/4b≥q MF因设计输入的整定压力p s=0.7Mpa,依据安全阀密封性能试验的相关规定《实用阀门设计手册》表10-40，安全阀的密封性能试验压力，为整定压力的90%，故：设备正常工作压力:p=0.63Mpa,关闭件密封面平均直径：DM=32.16mm(设计给定)关闭件密封面宽度：=1.3mm (设计给定)bM密封面必需压力: q MF=(0.4+0.6PN)/ (表3-13，662页)b/10M=1.3mm(设计给定)bMPN：取1.0Mpa计算结果：=2.77MpaqMF密封面比压力：q1= D m(p S-p)/4b =4.33 Mpa,验算结果：q1=4.33≥q MF =2.77, 故密封设计合格。
陆培文阀门设计手册第三版计算书
f h Di C0
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
法兰设计力矩 预紧状态下需要的法兰力矩 预紧状态下需要的最小螺栓载荷 垫片压紧力作用中心圆直径 垫片有效密封宽度 垫片基本密封宽度 垫片比压 法兰螺栓孔中心圆直径 操作状态下需要的法兰力矩 由于内压施于法兰内经截面的轴向力所产生的力矩分量 流体静压力作用在法兰内经截面上的轴向力 从螺栓中心圆到FG作用位置处的径向距离 设计内压力 由于垫片压紧力而产生的力矩分量 预紧状态下需要的垫片最小压紧力 从螺栓中心圆到FG作用位置处的径向距离
由于内压施于法兰的总轴向力与施与法兰内经截面的轴向力之差而产生的力矩分量
FD SD p MG FG SG MT FT F FD ST
流体静压总轴向力与作用于法兰内经截面上的轴向力之差 流体静压总轴向力 流体静压力作用在法兰内经截面上的轴向力 从螺栓中心圆到FT作用位置的径向距离 系数
tf
e F1 h0 T
p0
f q
17 18 19 20
阀座密封面对球体的法向压力 球体中心与阀座密封面中心夹角 密封圈环带面积 球体半径
N
φ
A MH
R
21
球体中心到阀座密封面内径距离
l1
22 23 24
球体中心到阀座密封面外径距离 密封面必须比压 密封面材料许用比压
FZJ
DJH DMN
p
FTH FMY
DMW
7
阀座密封圈对球体预紧力
8 9 10 11 12
阀座密封面外径 阀座预紧密封最小比压 阀座密封圈上的O形圈与阀体孔之间的摩擦力 O形圈与阀体内孔的接触宽度 O形圈个数
阀门设计计算书
QDJ
5
垫片平均直径
DDP
6
计算压力
P
7
垫片上密封力
QDF
8
垫片有 效宽度
BN
9
垫片宽度
bDP
10
垫片系数
mDP
11
垫片弹性力
QDT
12
系数
η
13 关闭时阀杆总轴向力
Q'FZ
14
必须预紧力
QYJ
15
密封面预紧比压
qYJ
16
垫片形状系数
KDP
17
螺栓拉应力
σL
18
螺栓总截面积
FL
19
螺栓数量
Z
20
单个螺栓截面积
N
7 高温时螺栓计算载荷
Q"LZ
序号S3-1
N
8
许用弯曲应力
〔σ W〕
查表4-3
Mpa
9
许用弯曲应力
〔σ 'W〕
〔σ S〕t'F/1.25
Mpa
10
屈服极限
〔σ S〕'tF 查表4-2(根据t'F)
Mpa
11
中法兰温度
t'F
序号S2-10
℃
12
许用弯曲应力
〔σ "W〕 〔σ S〕t"F/1.35
Mpa
许用扭应力
〔τ N〕
查表4-7
MPa
24
许用合成应力 〔σ ∑〕
查表4-7
MPa
结论：σ L＜〔σ L〕， τ N＜〔τ N）， σ Y ＜〔σ Y 〕， σ ∑＜〔σ ∑〕
合格
** ** #VALUE! 220.00 245.00 145.00 230.00
浮动球球阀密封面计算比压
陆培文 第III版 P1270页
F π N MF /4（DMW²-DMN²）（1+fM/tanα ）qMF
7 介质经球体压在阀座密封面上的力FMJ N 1/16π （2.5-PN200 数值 20 15.85 12.5 20.5 1.675 1.6 3154.61 9178.37 8.12 6.50 3273.90 119.29 209.01 9.28 43.91 17.50 符号 1 密封面上总作用力 FMZ 2 密封面上介质作用力 FMJ 3 4 5 6 7 8 密封面外径 密封面内径 设计压力 密封面上密封力 密封面上必须比压 密封面上计算比压 DMW DMN P qMF q 名称 公式或索引 FMZ=FMJ+FMF π /4(（DMW+DMN）/2)²P 设计给定 设计给定 设计给定 PTFE 取 1.6MPa FMZ/（π /4（DMW²-DMN²）） 单位 N N mm mm MPa MPa MPa 数值 3273.90 3154.61 15.85 12.50 20.00 119.29 1.60 43.91
浮动球球阀密封面上的总作用力及计算比压
摘自《实用阀门设计手册》 陆培文 第III版 P1270页 规格： 序号 1 设计压力P 2 阀座密封面外径DMW 3 阀座密封面内径DMN 4 球体直径SΦ 5 密封面宽度bM 6 阀座预紧的最小比压qMYmin 8 球体对阀座密封面的法向压力N 9 球体中心至密封面内径的距离L1 10 球体中心至密封面外径的距离L2 11 密封面上总作用力FMZ 12 阀座密封圈的预紧力FMY 13 密封面环带面积AMH 14 密封面必须比压qMF 15 密封面上的计算比压q 16 密封面材料许用比压[q] 名 称 单位 MPa 设计给定 mm 设计给定 mm 设计给定 mm 设计给定 mm 1/2(DMW-DMN) MPa 对于PTFE取1.6 N {π SΦ (DMW+DMN)[P(DMW+DMN)+6.4(DMW-DMN)]}/[8(L1+L2)] mm [(SΦ ²-DMN²)/4]1/2 mm [(SΦ ²-DMW²)/4]1/2 N FMY+FMJ N 1/4π （DMW²-DMN²）qMYmin mm² 2π SΦ （L1-L2） MPa 查表3-21 {qMF=(1.8+0.9PN/10)/[(bM/10)1/2 ]} MPa qMF≤N/AMH≤[q] MPa 查表3-22（对于PTFE,取17.5；NYLONG，取36） 公式或索引
球阀焊缝强度、连接四方、键槽强度计算书
Title 产品名称 NPS,CLASS
Pipeline Ball Valve 球阀 12″-300LB
Press or Resource 出版社或资料来源 Mechnical industry Press 机械工业出版社 Standard Press 中国标准出版社 Chemical industry Press 化学工业出版社 Institute of metallurgy in Jiangshu 江苏省冶金研究所 Beijing science and technology Press 北京科学技术出版社
Sum of page5 共5页 Pag 5 第5 页 Remark 备注
Appendix: Reference 附录：参考资料
No. 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 Title of Reference 标题的参考 Handbook of valve design 《实用阀门设计手册》 Handbook of valve design 《阀门设计与计算手册》 Handbook of mechanical design Volume 1 《机械设计手册》第一卷 Collection of ASME metal material standard Division 1 《ASTM 1993 金属材料标准系列汇编》第一分册 Design and selecting use of ball valves 《球阀设计与选用》 ASME Section Ⅷ 《ASME 锅炉与压力容器 第Ⅷ篇》 ASME Section Ⅱ 《ASME 锅炉与压力容器 第Ⅱ篇》 ASME B16.34 valve for flanged，threaded and welded 《ASME B16.34 法兰连接端、螺纹连接端和焊接端阀门》 Written by 作者 Lu Peiwen 陆培文 Lu Peiwen、Gao Fengqin 陆培文、高凤琴 Cheng Daxian 成大先 Jia Peitai 贾沛泰 Zhuang Huayou 章华友、晏泽荣等著 ASME 美国机械工程师学会 ASME 美国机械工程师学会 ASME 美国机械工程师学会
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a
Ma W
WA A
D Di
d b'
tf
1
0
WA A
e ts
L f
根据设计手册第三版表 5 131
Ma L f 为合 W
表5-132在操作温度下必须满足的强
1 操作状态下，法兰力矩在每一截面引起的应力必须满足的强度 2 3 4 5 6 7 8 操作状态下需要的法兰力矩 法兰抗弯截面系数 危险截面A-A的法兰抗弯截面系数 法兰外经 法兰内经 螺栓孔计算直径 法兰厚度
预紧垫片系数 常温下垫片材料的变形阻力 常温下螺栓材料的许用应力 操作状态下需要的最小螺栓总截面积
K0 KD
L
Ap
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
操作状态下需要的最小螺栓载荷 垫片比压 设计压力 操作垫片系数 密封安全系数 设计温度下螺栓材料的许用应力 实际使用的螺栓总截面积 实际选用的螺栓螺纹小径 螺栓数量 力劈
dT
Z h
0
d0 Mu
DT
Mc d ZJ
c
NⅠ
24 24-1 24-2 25 26 27 28 29 30 31
Ⅰ-Ⅰ断面抗扭截面系数 对于正方形断面（图5-187） 对于矩形断面（图5-188） 见图5-187b 系数 见图5-189a Ⅱ-Ⅱ断面处扭应力 Ⅱ-Ⅱ断面抗扭截面系数 Ⅲ-Ⅲ断面处扭应力 Ⅲ-Ⅲ断面抗扭截面系数
计算壁厚 公称压力 管路进口端最小内经 系数 应力系数 附加余量 实际壁厚
tB' PN d K S0 c1 tB
根据GB/T12224计算理论：tB≥tB
tB1' PN d'' d' K S0 c1 tB1
（设计手册表5-77）第
根据GB/T12224计算理论：tB1≥tB
最小壁厚 计算压力 计算内经 许用拉应力 附加余量 实际厚度 t'B p d'
Z
Mm
a h
[ ]
L
n
型
号
零件名称 材料牌号 计算内容 DN
序号 M9 1 名 称 符号 式中符号
密
密封面上总作
（设计手册表5-226）单向密封阀座固定球球阀阀座
进口端阀座对球体的压力
FMZ
2 3 4 5 6
介质经阀座压在球体上的力 活动套筒外径 阀座密封面内径 设计压力 弹簧压紧力
由于内压施于法兰的总轴向力与施与法兰内经截面的轴向力之差而产生的力矩分量
M0 Ma La DG b b0
Db Mp MD FD SD p MG FG SG MT FT F FD ST tf Z
流体静压总轴向力与作用于法兰内经截面上的轴向力之差 流体静压总轴向力 流体静压力作用在法兰内经截面上的轴向力 从螺栓中心圆到FT作用位置的径向距离 法兰厚度
p0
f q
17 18 19 20
阀座密封面对球体的法向压力 球体中心与阀座密封面中心夹角 密封圈环带面积 球体半径
N
φ
A MH
R
21
球体中心到阀座密封面内径距离
l1
22 23 24
球体中心到阀座密封面外径距离 密封面必须比压 密封面材料许用比压
f h Di C0
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
法兰设计力矩 预紧状态下需要的法兰力矩 预紧状态下需要的最小螺栓载荷 垫片压紧力作用中心圆直径 垫片有效密封宽度 垫片基本密封宽度 垫片比压 法兰螺栓孔中心圆直径 操作状态下需要的法兰力矩 由于内压施于法兰内经截面的轴向力所产生的力矩分量 流体静压力作用在法兰内经截面上的轴向力 从螺栓中心圆到FG作用位置处的径向距离 设计内压力 由于垫片压紧力而产生的力矩分量 预紧状态下需要的垫片最小压紧力 从螺栓中心圆到FG作用位置处的径向距离
D2
39 40 41
阀杆头部抬肩高度 材料许用扭转应力 材料许用扭切应力
H
[ N ]
[ ]
G15 1 2 3 4 5 6 7 挤压应力 阀体密封圈对球体的摩擦力矩 正方形边长，矩形时的边长 阀杆头部插入球体的深度 球体材料许用挤压应力 球体材料抗拉强度 安全系数
（设计手册表5-215）阀杆与球体连接
（设计手册表5-78）第
[ ]
c tB
7 注
公称压力
PN
根据第四强度计算理论最小壁厚：tB 型 号 零件名称 材料牌号 计算内容 DN
中法兰
强度
序号 S3
名
称
符号 式中符号 （设计手册表5-107）第三版螺栓联接
1
连接螺栓的总截面积
2 3 4 5 6 7 注
系数 阀门公称压力 垫片或其他密封件的有效周边所限定的面积 螺栓总抗拉应力有效面积 螺栓在38度的许用应力 公称压力等级数值
K PN
Ag
Ab
Sa
CL
A
根据设计手册第三版计算理论 型 号 零件名称 材料牌号 计算内容 DN
g 6 K * PN * Ab 50.76
阀体连
强度验算
序号 F1 1
名
称
符号 式中符号 （设计手册表5-122/5-124/5-125）5-122第三版A法轴向
法兰颈部轴向应力
H
2 3 4 5
颈部应力校正系数 法兰颈部高度 法兰内经 阀体中腔颈部壁厚
单向密封阀座固定球球阀
型 号 零件名称 材料牌号 计算内容 DN
序号 T1 1 2 3 4 5 6 7 注 T2 1 2 3 4 5 6 7 8 注 T3 1 2 3 4 5 6 计算壁厚 公称压力 确定中腔壁厚 中腔最大内经 系数 应力系数 附加余量 实际壁厚 名 称 符号
阀 壁
式中符号 （设计手册表5-74）第
由于内压施于法兰的总轴向力与施与法兰内经截面的轴向力之差而产生的力矩分量
FD SD p MG FG SG MT FT F FD ST
流体静压总轴向力与作用于法兰内经截面上的轴向力之差 流体静压总轴向力 流体静压力作用在法兰内经截面上的轴向力 从螺栓中心圆到FT作用位置的径向距离 系数
tf
e F1 h0 T
WⅠZ WⅠJ
b β a
NⅡ
WⅡ
Ⅲ
31-1
对于单键阀杆
WⅢ WⅢ WⅢ
d1
b t
31-2
对于双键阀杆
31-3 32 33 34 35 36 37 38
对于花键阀杆 Ⅲ-Ⅲ断面处阀杆直径或花键内径 键槽宽度或花键宽度 键槽深度或花键深度 花键外径 花键键数 Ⅳ-Ⅳ断面切应力 阀杆头部直径
D1
Z
D ）值确定系数 Di
法兰外经 法兰内经
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 F4 1 2 3 4 5 6
法兰设计力矩 预紧状态下需要的法兰力矩 预紧状态下需要的最小螺栓载荷 垫片压紧力作用中心圆直径 垫片有效密封宽度 垫片基本密封宽度 垫片比压 法兰螺栓孔中心圆直径 操作状态下需要的法兰力矩 由于内压施于法兰内经截面的轴向力所产生的力矩分量 流体静压力作用在法兰内经截面上的轴向力 从螺栓中心圆到FG作用位置处的径向距离 设计内压力 由于垫片压紧力而产生的力矩分量 预紧状态下需要的垫片最小压紧力 从螺栓中心圆到FG作用位置处的径向距离
30 31 32 33 34
法兰厚度 参数 整体法兰的任意法兰系数 参数
由K ( K
D ）值确定系数 Di
参数
35
d1
36 37 38 F3 1
系数 法兰外经 系数
U
D V1 （设计手册表5-122/5-124/5-125）5-125第三版A法轴向
法兰环的环向应力
T
Y D Di
2 3 4
由K ( K
FZJ
DJH DMN
p
FTH FMY
DMW
7
阀座密封圈对球体预紧力
8 9 10 11 12
阀座密封面外径 阀座预紧密封最小比压 阀座密封圈上的O形圈与阀体孔之间的摩擦力 O形圈与阀体内孔的接触宽度 O形圈个数
qMY min FMM ' bm
Z
13
密封必须比压
qMF 0
14 15 16
体腔内压力 橡胶O形圈与阀体孔的摩擦因数 阀座密封面上的工作比压
8 9
阀座密封面内径 密封面对球体中心倾角
DMN
φ
T
10
密封面与球体间摩擦因数
11 12 12.1
出口端阀座与球体间的摩擦力矩 阀杆与填料间的摩擦力矩 V形及圆形填料的摩擦力矩
M m1
M TV
M TO
12.2 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
O形密封圈与阀杆间的摩擦力矩 阀杆与填料或O形圈接触直径 填料圈数 单圈填料高度 橡胶对金属的摩擦因数 O形密封圈横截面直径 阀杆抬肩与止推垫间摩擦力矩 抬肩外径或止推垫外径 阀杆轴承摩擦力矩 球体轴径或支承套外径 摩擦因数 Ⅰ-Ⅰ断面处扭应力
p
Mp W
WA A
D Di
d b'
tf
9 10 11 12 13 14 注
法兰颈部大端有效厚度 法兰颈部小端有效厚度 危险截面B-B的法兰抗弯截面系数 重心距离 按管件计算厚度 设计温度下法兰材料许用应力
1
0
WB B
e ts
L tf
根据设计手册第三版表 5 132
Ma t L f 为合 W
由于内压施于法兰的总轴向力与施与法兰内经截面的轴向力之差而产生的力矩分量