升落式钢制截止阀设计计算书.docx

法兰式钢制截止阀设计计算书
型号：4”J41H-150LB

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批准：
日期：

河北通奥节能设备有限公司技术部

目录
序号
零件名称
计算内容
页面
1
阀体
厚度
3
2
阀体密封面
密封面上总作用力及比压
4
3
阀瓣
强度验算
5
4
阀杆
强度验算
6
5
中法兰螺栓
强度验算
9
6
阀体中法兰
强度验算
11
7
流量系数
流量系数
12

型 号
4″J41H-150LB
简

图

零件名称
阀体
材料牌号
ASTM A216 WCB
计算内容
阀体壁厚验算
根 据
ASME B16.34
序号
计算数据名称
符号
公 式
数 值
单位
1
壳体计算壁厚
t1'

ASME B16.34 P112
6.5
mm
2
计算内径
D
设计给定
100
mm
3
阀体标准厚度
tm
ASME B16.34 P95
6.5
mm
4
实际壁厚

设计给定
11.2
mm
结论：
SB＞ SB＞tm
为合格
设计验证计算
1
壳体壁厚
t1'

(ASMEB16.34 P184)
6.63
mm
2
阀门压力
Pc
设计给定
150
Psi
3
阀门内径
D
设计给定
100
mm
4
应力系数
S
ASME 16.34
7000
Psi
5
附加厚度
C
设计给定
4
mm
4
阀体实际壁厚
SB
设计给定
11.2
mm
结论：
SB＞t1' 合格

零件名称
阀座
简
图

料牌号
13Cr
计算内容
密封面总作用力及比压计算
根 据
《实用阀门设计手册》
P1111 表5-88
序号
计算数据名称
符号
式中符号
公 式
数 值
单位
1
密封面上总作用力
FMZ

FMJ+FMF
23237
N
2
密封面处介质作用力

FMJ

16215
N
3
密封面内径

DMN
设计给定
100
mm
4
密封面宽度

bM
设计给定
1.6
mm
5
计算压力

p
PN设计给定
2.0
MPa
6
密封面上密封力

FMF
π(DMN+bM)bMqMF
7022
N
7
密封面必须比压

qMF
《实用阀门设计手册》
表3-13 P662
13.75
MPa
8
密封面计算比压
q

FMZ/[π(DMN+bM)bM]
45.5
MPa
9
密封面许用比压
〔q〕

《实用阀门设计手册》P663表3-14
150
MPa

结论： qMF<q<〔q〕, 为合格

零件名称
阀瓣
简
图

材料牌号
A105
计算内容
阀瓣强度验算
根 据
《实用阀门设计手册》
P1134 表5-113
序号
计算数据名称
符号
式中符号
公 式
数 值
单位
1
Ⅰ-Ⅰ断面剪应力

5.01

2
密封面上总作用力

FMZ
查表5-94序号8
23237
N
3
图示

设计给定
52
mm
4
实际厚度

设计给定
30
mm
5
腐蚀余量

C
设计给定
1.6
mm
6
Ⅰ-Ⅰ处弯曲应力

11.81

7
系数

查表3-27（根据R/r)
0.41
mm
8
许用剪应力

查表3-5
62

9
许用弯曲应力

查表3-5
121

结论： ＜，＜ , 为合格

零件名称
阀杆
简
图

材料牌号
A276-410
计算内容
阀杆强度验算
根 据
《实用阀门设计手册》
P1124 表5-104
序号
计算数据名称
符号
式中符号
公 式
数 值
单位
1
关闭时阀杆总轴向力

FMZ+FT
23335
N
2
开启时阀杆总轴向力
F’’FZ

23335
N
3
密封面总作用力

FMZ
表5-88序号1
60183
N
4
阀杆与填料摩擦力

FT

1392
N
5
系数

查表3-15（按)
2.9

6
填料深度

设计给定
48
mm
7
填料宽度

设计给定
8
mm
8
阀杆直径

设计给定
30
mm
9
计算压力

p
PN设计给定
2.0
mm
10
螺纹升角

查表3-16（按）；
4.033

11
关闭时阀杆总力矩

105779
N.mm
12
开启时阀杆总力矩

93648
N.mm
13
关闭时阀杆螺纹摩擦力矩

76539
N.mm
14
开启时阀杆螺纹摩擦力矩

61604
N.mm
15
螺纹摩擦半径

查表3-16
3.28
mm
16
螺纹摩擦半径

查表3-16
2.64
mm
17
阀杆填料摩擦力矩

20828
N.mm
18
阀杆头部摩擦力矩

8412
N.mm
19
阀杆头部摩擦力矩

11216
N.mm
20
阀杆头部接触面直径

4.83
mm
21
球体半径

设计给定
100
mm
22
材料弹性模量

查表3-6
2.2X105

23
阀杆头部摩擦系数

查表3-26{3）
0.30

24
Ⅰ-Ⅰ断面扭应力

43.5

25

38.5

26
Ⅰ-Ⅰ（断面）断面系数

查表3-17（按螺纹内径)
2433
mm3
27
Ⅱ-Ⅱ断面合成应力

67

28
Ⅱ-Ⅱ断面压应力

60.3

29
Ⅱ-Ⅱ断面截面积

查表3-17（按退刀槽)
387
mm2
30
Ⅱ-Ⅱ断面扭应力

14.6

31
Ⅱ-Ⅱ(断面）断面系数

查表3-17（按退刀槽）
2188
mm3
32
Ⅲ-Ⅲ断面合成应力

33
Ⅲ-Ⅲ断面压应力

22.8

34
Ⅲ-Ⅲ断面截面积

1017.88
mm2
35
图示

设计给定
36
mm
36
Ⅲ-Ⅲ断面扭应力

1.22

37
Ⅲ-Ⅲ(断面）断面系数

9160
mm3
38
许用拉应力

查表3-7
220

39
许用压应力

查表3-7
245

40
许用扭应力

查表3-7
145

41
许用合成应力

230

结论：1、、 ＜ ，、、 ＜ ， 、＜，为合格
2、 工作压力随工作温度而改变的比值比相应温度下材料许应力改变的比值为大，故不进行高温核算。
3、 阀杆刚度足够，故不进行稳定性核算。

型 号
J41H-150Lb NPS4
简

图

零件名称
中法兰螺栓
材料牌号
ASTM A193 B7
计算内容
中法兰螺栓强度验算
根 据
《阀门设计计算手册》
Pg100表3-57
序号
计算数据名称
符号
公 式
数 值
单位
1
螺栓计算载荷
QL
Q′、Q″中较大值
140900.3
N
2
操作下总作用力
Q′
QDJ +QDF+QDT +FMZ
79596
N
3
密封力
FMZ

23237

3
最小预紧力
Q″
QYJ
140900.31
N
4
垫片处介质作用力
QDJ
0.785 *D2DJ *P
26533
N
5
垫片平均直径
DDJ
设计给定
130
mm
6
计算压力
P
设计给定
2.0
MPa
7
垫片上密封力
QDF
2*π*DDJ*BN* MDP* P
24492
N
8
垫片有效宽度
BN
《阀门设计计算手册》表4-26Pg277
5
mm
9
垫片系数
MDP
《阀门设计计算手册》Pg278 表4-27
3

10
垫片弹性力
QDT
ηQDJ
6306.6
N
11
系数
η
设计给定
0.2

12
必须预紧力
QYJ
π*DDJ*BN*qYJ* KDP
140900.31
N
13
密封面预紧比压
qYJ
《阀门设计计算手册》Pg278 表4-27
69
MPa
14
垫片形状系数
KDP
设计给定
1
mm2
15
双头螺柱拉应力
σL
QL／SL
153.15
MPa
16
双头螺柱总截面积
SL
ZS1
920
mm2
17
双头螺柱数量
Z
设计给定
8

18
单个双头螺柱截面积
S1
《阀门设计计算手册》Pg236 表4-13
115
mm2
19
双头螺柱根直径
dL
设计给定
14
mm
20
许用拉应力
〔σL〕
ASME BPVC-II-D Pg336
172
MPa
结论： 〔σL〕 ≥σL 合格

型 号
J41H-150Lb NPS4
简

图

零件名称
中法兰螺栓
材料牌号
ASTM A193 B7
计算内容
中法兰螺栓强度验算
根 据
ASME B16.34-6.4.1.1 Pg 9
设计验证计算
1
螺栓面积校核

2
Pc
设计压力
设计给定
150
Lb
3
Ag
垫片有效周边
设计给定
13273
mm2
4
Ab
螺柱总截面积
设计给定
920
mm2
5
K1

65.26
Mpa
6
SB
螺栓许用应力
ASME B16.34
137.9
Mpa
2164≤8999.4≤9000合格

型 号
J41H-150Lb NPS4
简

图

零件名称
阀体
材料牌号
ASTM WCB
计算内容
阀体中法兰强度验算
根 据
《阀门设计计算手册》
Pg117 表3-71
序号
计算数据名称
符号
公 式
数 值
单位
1
计算载荷
Q
中法兰螺栓强度验算QL
140900
N
2
Ⅰ-Ⅰ处断面弯曲应力
σWⅠ
QX／WⅠ
93.4
MPa
3
力臂
X
(2*D-Dn-Dm)/4
13.5
mm
4
中法兰孔中心圆直径
D
设计给定
170
mm
5
阀体凹止口直径
Dn
设计给定
140
mm
6
中法兰颈部直径
Dm
设计给定
146
mm
7
断面系数
WⅠ
π(Dm+Dn)hⅠ2／12
20374
mm3
8
断面宽度
hⅠ
≈H-h
16.5
mm
9
法兰厚度
H
设计给定
22
mm
10
止口深度

h
设计给定
5.5
mm
11
Ⅱ-Ⅱ处断面弯曲应力
σWⅡ
0.4QY／WⅡ
95.8
MPa
12
力臂
Y
X+(Dm-d)/4
20
mm
13
内腔直径
d
设计给定
120
mm
14
断面系数
WⅡ
π(Dm+d)(Dm-d)2／48
11763
mm3
15
许用应力
〔σ〕

138
MPa

结论： 〔σ〕 ≥σWⅠ 〔σ〕 ≥σWⅡ 合格

型 号
J41H-150Lb NPS4
简

图

零件名称

材料牌号

计算内容
流量系数
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
阀门流量系数
KV

141.4
m3/h
2
体积流量
Q
AV
0.02356
m3/s
3
流通面积
A

0.007854
M2
4
介质流速
V
设计给定
3
m/s
5
公称通径
DN
设计给定
0.1
m
6
介质密度
ρ
水的密度
1000
Kg/m3
7
阀门压力损失
△P

360
par
8
介质密度
ρ
水的密度
10-6
Kg/mm3
9
流阻系数
ξ
《实用阀门设计手册》P30表1-40
0.08

10
流量系数
CV
1.156Kv
165
Usgal/min