升降式止回阀的设计.doc

淮安信息职业技术学院摘 要阀门是流体管路的控制装置，它是用来切断和接通管路介质，用于控制流体的压力、方向和流量的装置。本课题设计的阀门为升降式止回阀。它是由阀体、阀盖和阀瓣组成。阀体是阀门中最重要的零件之一，它是用来传输介质的主要流动通道，承受着工作介质的压力、温度、冲蚀和腐蚀，它是阀门总装配的基础。阀盖是阀门中承受压力的重要零件之一，在使用过程中不但承受机制的压力，还承受着阀瓣启闭的冲击压力。阀瓣是阀门中负责启闭的重要零件之一，在使用过程中，通过介质的压力自动启闭，同时，防止介质倒流。本课题设计的阀门为升降式。它既省去了很多零件（如支架、压板、阀杆摇杆）、节省了原材料，又方便生产、方便使用，不仅给公司节省了生产时间和成本，同时也为使用者带来了很多方便。关键词：阀门 升降式止回阀 阀体 阀盖 阀瓣目 录 1绪论32阀门设计的基本内容42.1阀门的型号编制方法42.2阀门设计所需具备的基本数据82.3阀门设计应掌握的数据和技术要求83止回阀的设计93.1升降式止回阀的概述93.2止回阀阀体的设计与计算93.2.1阀体设计的基本内容103.2.2阀体的结构设计103.2.3阀体壁厚的设计103.3止回阀阀盖的设计与计算123.3.1阀盖设计的基本内容123.3.2阀盖的结构设计123.3.3阀盖厚度的设计123.4止回阀阀瓣的设计与计算133.4.1阀瓣设计的基本内容133.4.2阀瓣的结构设计133.4.3阀瓣尺寸的设计144止回阀的检查和试验144.1止回阀的检查144.1.1止回阀铸件的检查144.1.2止回阀主要尺寸的检查154.1.3止回阀清洁度的检查154.2止回阀的压力试验164.2.1阀体的壳体试验164.2.2阀门的密封试验17结 论18致 谢18参考文献19第1章 绪论阀门是流体管路的控制装置。它是用来切断和接通管路介质，调节介质的压力和流量，改变介质的流动方向以及保护管路系统或设备的安全运行的。随着现代技术的发展，阀门的引用日益普遍。阀门在国民经济中起着重要作用，一旦阀门出现了故障，整个生产过程就会受到影响，甚至造成火灾和爆炸等事故，造成人身伤亡和国家财产的重大损失。因此，生产质量高、性能好的阀门产品，对实现四个现代化具有重大意义。 阀门在国民经济各个部门中有着广泛的应用。在石油、天然气、煤炭和矿石的开采、提炼加工和管道输送系统中；在化工产品、医药和食品生产系统中；在水电、火电和核电的电力生产系统中；在城市和工业企业的给排水、供热和供气系统中；在农田的排灌系统中；在冶金生产系统中；在船舶、车辆、飞机以及各种运动机械的流体系统中，都大量的使用阀门。此外，在国防生产系统中和航天等新技术领域里也使用着各种性能特殊的阀门。因此，阀门是我国实现四个现代化不可缺少的重要机械产品。它与生产建设、国防建设和人民生活都有密切的联系。阀门安装在各种管路系统中用于控制流体的压力、流量和流向。由于流体的压力、流量、温度和物理化学性质都不同，对流体系统的控制要求和使用要求也不同，所以阀门的种类和品种规格非常多。据不完全统计，我国的阀门产品品种已达三千多个型号，近三万个规格。随着新的工艺流程和控制要求的出现，随着现代阀门的技术参数和技术性能的高水平发展需要，随着生产过程日益自动化发展的需要，将会不断的提出对阀门新品种的发展需要。 为了实现对流体的控制，阀门一般应具备以下性能：即密封性能、强度性能、调节性能、动作性能和流通性能。对大多数阀门来说，密封问题是首要问题。由于密封性能差或密封寿命短而产生流体的外漏或内漏，会造成环境污染和经济损失；有毒性的流体、腐蚀性流体、放射性流体和易燃易爆流体的泄露有可能产生重大的经济损失，甚至造成人身伤亡。对于高中压气体阀门和安全阀等，阀门的安全可靠性也是十分重要的。强度不够或动作不可靠，将会造成本体或系统的破坏而导致人身伤亡。除了对密封和强度的基本要求外，其调节性能的优劣也具有重大的意义。 随着国民经济的不断发展、科学技术的不断进步和阀门需求量的不断增长，阀门的生产将不断创新，向着自动化、安全化、标准化、科学化、完善化的方向发展，阀门的销售市场也将更加广泛，阀门的使用也更加频繁和普及，应用领域也将更加广泛。第2章 阀门设计的基本内容 阀门作为管道系统中的一个重要组成部分，应保证安全可靠地执行管道系统对阀门提出的使用要求。因此，阀门设计必须满足工作介质的压力、温度、腐蚀、流体特性以及操作、制造，安装、维修等方面对阀门提出的全部要求。2.1 阀门的型号编制方法阀门的型号是用来表示阀类、驱动及连接形式、密封圈材料和公称压力等要素的。由于阀门种类繁杂，为了制造和使用方便，国家对阀门产品型号的编制方法做了统一规定。阀门产品的型号是由七个单元组成，用来表明阀门类别、驱动种类、连接和结构形式、密封面或衬里材料、公称压力及阀体材料。阀门型号的组成由七个单元顺序组成（见下表）1阀门的类型代号 表 11阀门类型代 号阀 门 类 型代号阀 门 类 型代号闸 阀 Z球 阀 Q疏 水 阀S截 止 阀 J旋 塞 阀 X安 全 阀 A节 流 阀 L液 面 指 示 器 M减 压 阀 Y隔 膜 阀 G止 回 阀 H柱 塞 阀 U碟 阀 D2传动方式代号表12传动方式代号传动方式代号电磁动0园锥齿轮5电磁液动1气动6电液动2液动7蜗轮3气液动8正齿轮4电动9注：手轮、手柄和扳手传动以及安全阀、减压阀、疏水阀省略本代号。 对于气动或液动：常开式用6K、7K表示；常闭式用6B、7B表示；气动带手动用6S表示。防爆电动用“9B”表示。3连接形式代号用阿拉伯数字表示，按表13的规定表 13连 节 形 式 代 号内 螺 纹外 螺 纹法 兰焊 接 1 2 4 6 注：焊接包括对焊和承插焊4结构形式代号用阿拉伯数字表示1413表 14 闸 阀 结 构 形 式 代 号 明 杆 楔 式 弹 性 闸 板 0 刚 性 单 闸 板 1 双 闸 板 2 平 行 式 单 闸 板 3 双 闸 板 4 暗 杆 楔 式 单 闸 板 5 双 闸 板 6表 15 截 止 阀 和 节 流 阀 结 构 形 式 代 号 直 通 式 1 角 式 4 直 流 式 5平 衡 直 通 式 6 角 式 7表 16 球 阀 结 构 形 式 代 号 浮 动 直 通 式 1L 形三 通 式 4T 形 5 固 定 直 通 式 7表 17 蝶 阀 结 构 形 式 代 号杠 杆 式垂 直 板 式斜 板 式013 表 18 隔 膜 阀 结 构 形 式 代 号屋 脊 式截 止 式闸 板 式137表 19 旋 塞 阀 结 构 形 式 代 号 填 料 直 通 式 3 T 形 三 通 式 4 四 通 式 5 油 封 直 通 式 7 T 形 三 通 式 8表 110 止 回 阀 和 底 阀 结 构 形 式 代 号 升 降 直 通 式 1 立 式 2 旋 启 单 瓣 式 4 多 瓣 式 5 双 瓣 式 6表 111 安 全 阀 结 构 形 式 代 号 弹 簧封 闭带 散 热 片全 启 式 0 1 2带 板 手全 启 式 4不 封 闭双弹簧微启式 3微 启 式 7全 启 式 8微 启 式 5带控制机构全 启 式 6 脉 冲 式 9 注：杠杆式安全阀在类型代号前加“G”汉语拼音字母。表 112 减 压 阀 结 构 形 式 代 号 薄 膜 式 彈 簧 薄 膜 式 活 塞 式 波 紋 管 式 杠 杆 式12345 表 113 疏 水 阀 结 构 形 式 代 号 浮 球 式 钟 形 浮 子 式 脉 冲 式 热 动 力 式15895 阀座密封面或衬里材料代号用汉语拼音字母表示，按表114的规定。 p设计压力（MPa） DC阀盖计算直径（mm） t设计温度下材料的许用应力（MPa） C附加裕量（mm） 表3-2附加裕量C值 （mm）SB-CCSB-CC5521302610430111203-P=DC(0.25pt+C)1/2+C =4(0.251044+3)1/2+3 41.75+3 =10mm 3.4 止回阀阀瓣的设计与计算阀瓣也是阀门中最重要的零件之一，是控制介质流通。本设计的止回阀阀瓣还具有防止介质倒流的作用。3.4.1 阀瓣设计的基本内容1）确定止回阀瓣材料：本阀门确定采用的材料是WCB（碳钢）。它具有足够的的耐蚀性，并具有可靠的强度和刚度。2)确定止回阀阀瓣的制造方法：根据阀门的总体设计，安装要求和材料工艺性能确定阀体的制造方法为铸造。其优点是有质量保证、组织致密，表面质量较好。 3）确定阀瓣的结构长度：根据阀门阀体流通道、密封面、阀盖的相关数据计算阀盖的尺寸。3.4.2 阀瓣的结构设计 结构见CAD附图 阀瓣杆的上部是与阀盖杆的下部连接，阀盖面是下部是与阀体的密封面相接触。3.4.3 阀瓣尺寸的设计 1）确定止回阀瓣面厚度的设计：根据所设计阀门的通径和公称压力查表得阀瓣面的厚度为16mm。2）确定止回阀瓣面直径的设计：根据阀体密封面的大小，设计阀瓣面直径为66mm。3）确定止回阀瓣杆直径和高度的设计:根据阀盖杆下部与阀瓣相连接的部分确定阀盖杆的高度和直径分别是42mm和20。第4章 止回阀的检查和试验阀门的检查和试验通常分为出厂试验和型式试验两大类。对于零部件检查，在分等标准中，除了主要零部件的主要项目外，一般均不检查。零部件的检查主要在生产过程中由质检部门检查。4.1 止回阀的检查 阀门的检查分为：铸件的检查、主要尺寸的检查和清洁度的检查。4.1.1 止回阀铸件的检查 1）化学成分检查：根据表4-1对止回阀铸件的化学成分进行检查； 2）试样型式和尺寸：按GB397的规定； 3）性能要求：根据表4-2对止回阀的性能要求进行检查； 4）铸件的形状、尺寸和偏差：按JB2580第I级的规定； 5）表面质量：按GB12231的规定；6）铸件的缺陷及处理：如焊补的凹陷深度超过壁厚20%或25mm（取小值），焊补的凹陷面积大于65cm2；或壳体试验中发现缺陷而进行焊补，则焊补后应进行消除应力处理或热处理。表4-1碳素钢的极限分析偏差化学元素（%）WCA级WCB级WCC级C0.0250.0290.026Mn0.0660.0900.090Si0.1220.1220.122P0.0100.0100.010S0.0170.0170.017表4-2碳素钢铸件的力学性能（GB12229）力学性能WCA级WCB级WCC级抗拉强度（MPa）415485485屈服强度(MPa)205250275伸长率（%）242222断面收缩率（%）3535354.1.2 止回阀主要尺寸的检查 1）阀门的结构长度偏差按GB12233铁制截止阀与升降止回阀进行检查：公称通径1520的偏差+1.0，-1.5；公称通径2565的偏差+1.0，-2.0。 2）阀门壳体最小壁厚按表3-1进行检查。4.1.3 止回阀清洁度的检查 阀门清洁度是表示阀门整机内腔的清洁程度，它以阀门内腔表面所附杂质和污物的多少来衡量。它们是阀门产品质量检查和等级评定的主要项目。 1）清洁度的考核指标：G=S(DN/25)2 G允许的杂质和污物的质量总和（g） S系数，按表4-3选取 DN被检阀门的公称通径（mm）表4-3阀门的S值阀门类型材料S调节阀、止回阀锻钢0.15铸铁0.2铸钢0.22）清洁度检查方法和要求：各零件的清洗部位清洗后无明显粘砂；过滤前筛网应烘干，称得初始质量并做好编号和质量记录；清洗后的清洗液经筛网过滤，收集杂质和污物；过滤后将筛网连同杂质、污物一起放入温度为105左右的干燥箱内烘烤1小时后自然冷却至室温再称重；清洁度的检查结果按式4-1进行计算： G1=G2-G3G1杂物和污物量的质量（g）G2筛网和杂物、污物的总质量（g）G3筛网的初始质量（g）4.2 止回阀的压力试验 压力试验是阀门最基本也是最重要的试验，是阀门出厂前必不可少的一步。4.2.1阀门的壳体试验试压，指的是阀体强度试验。试漏，指的是密封面严密性试验，这两项试验是对阀门主要性能的检查。试验介质，一般是常温清水，重要阀门可使用煤油。安全阀定压试验，可使用氮气较稳定气体，也可用蒸汽或空气代替。对于隔膜阀，使用空气作试验。（一）试验压力 阀门强度试验压力，与公称压力有下列关系 公称压力（Mpa） 强度试验压力（Mpa） 0.1 0.2 0.25 0.4 0.4 0.6 0.6 0.9 1.0 1.5 1.6 2.4 2.5 3.8 4.0 6.0 6.4 9.6 10.0 15.0 16.0 24.0 20.0 30.0 25.0 38.0 32.0 48.0由上可见，公称压力从0.4Mpa-32Mpa，这些常用压力阀门，其强度试验压力为其1.5倍。阀门密封试验压力，等于公称压力。（二）试验方法试压试漏，在试验台上进行。试验台的结构，试验台上面有一压紧部件，下面有一条与试压泵相连通的管路。将阀压紧后，试压泵工作，从试压泵的压力表上，可以读出阀门承受压力的数字。试压阀门充水时，要将阀内空气排净。试验台上部压盘，有排气孔，用小阀门开闭。空气排净的标志是，排气孔中出来的全部都是水。关闭排气孔后，开始升压。升压过程要缓慢，不要急剧。达到规定压力后，保持3分钟，压力不变为合格。试压试漏程序可以分三步：1、打开阀门通路，用水（或煤油）充满阀腔，并升压至强度试验要求压力，检查阀体，阀盖、垫片、填料有无渗漏。2、关死阀路，在阀门一侧加压至公称压力，从另一侧检查有无渗漏。3、将阀门颠倒过来，试验相反一侧。4.2.2阀门的密封试验密封试验是检查启闭件和阀体密封副密封性能的试验。密封试验应在壳体试验后进行。密封试验之前，应除去密封面的油渍，但允许涂一薄层粘度不大于煤油的防护剂；靠油脂密封的阀门，允许涂敷按设计规定选用的油脂。试验过程中不应使阀门受到可能影响试验结果的外力。应以设计给定的方式关闭阀门。结 论通过本次设计让我对阀门的设计有了更深刻的了解，为我今后的工作打下了结实的基础。本课题设计的阀门为H42H-100C DN50的升降式止回阀，它的完成让我得到了以下结论：1必须对阀门的基础知识有所了解，这样才能更好的设计阀门；2必须对阀门的相关设计要求有所了解，这样才能知道怎么去设计；3必须对所设计的阀门相当了解，这样才知道设计的重点在哪；4应该多看书，我们的知识有限，应加强理论知识；5应多实践，多请教前辈，从实践中获取经验。由于设计者水平及实践经验所限，错误和不足之处再所难免，敬请老师和同学们批评指正。致 谢首先感谢于庆友老师对我的指导，感谢他在我论文设计的整个过程中给予的帮助，对我的设计提出了宝贵的意见和建议。其次感谢本公司为我的设计提供了一个很好的题材，同时也感谢公司技术人员给予我很大的帮助，提供了许多相关材料以及帮助，使我解决了一系列的疑难问题。 参 考 文 献1杨源泉.阀门设计手册第一版.北京：机械工业出版社，1992（本设计所用的公式均由此书所得）2 沈阳阀门研究所编.阀门设计.沈阳：沈阳阀门研究所出版，19763 AUTOCAD2007版15