阀门密封必需比压计算
密封必须比压计算式
注：公式及数据均来自《阀门设计计算手册（第二版）》陆培文2009版第263页
密封必须比压计算式
(参照《阀门设计计算手册（第二版）》陆培文2009版) 铸铁、青铜、黄铜
名称 计算压力 密封面宽度 密封必须比压 名称 计算压力 密封面宽度 密封必须比压 名称 计算压力 密封面宽度 密封必须比压 名称 计算压力 密封面宽度 密封必须比压 符号 p bM qMF 符号 p bM qMF 符号 p bM qMF 符号 p bM qMF 公式或索引 取公称压力PN 设计选定 数据输入或计算结果 单位 Mpa mm MPa 数据输入或计算结果 单位 Mpa mm MPa 数据输入或计算结果 单位 Mpa mm MPa 单位 Mpa mm MPa
3.0 p
பைடு நூலகம்bM 10
钢、硬质合金
公式或索引 取公称压力PN 设计选定
3.5 p
bM 10
铝和铝合金、聚乙烯、聚氯乙烯胶板
公式或索引 取公称压力PN 设计选定
1.8 0.9p
bM 10 中等硬度橡胶
数据输入或计算结果
公式或索引 取公称压力PN 设计选定 0.4 0.6 p bM 10
(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 ）。
阀门的密封原理讲课文档
3.流体的物理性质
(1)粘度的影响 (2)温度的影响 (3)亲水性的影响
(1)粘度的影响
其它条件相同时，流 体的粘度越大，其渗 透能力越小。
气体的粘度比液体的 粘度小几十倍，故其 渗透能力比液体强。 但过饱和蒸汽容易保 证密封
13927要求的渗漏量如 右：表中数字是系数
密封面宽度。宽度决定毛细孔的长度。长度 增加，液体沿毛细孔运动路线成正比的增 加，渗漏量成反比地减小。增中宽度有限 度，因为接触面不会全部吻合而起作用， 同时，宽度增加，要增加密封力。
5材料及其处理状态
为了造成相同的密封程度，使用较硬的材 料（不锈钢）比使用较软的材料（黄铜） 的必须比压值大。
金属性能的差异，通常小于其它因素的影 响。
必需比压的有关因素
1. 加工质量 2. 尺寸 3. 工作压力 4. 温度
5. 必需比压还没有一个统一的计算标准，设 计中采用经验公式
必需比压的计算公式（一）
q=m(a+cp)/ b/10，单位MPa m——与液体性质有关的系数，常温液体
m=1；常温汽油、煤油和空气、蒸汽等气体 以及高于100度的液体m=1.4；氢、氮及其 它密封要求高的介质m=1.8； b——密封面垂直于液体流动方向上的投影 宽度，单位mm p——液体的工作压力，单位MPa
低压阀门，材料的影响不大。 比压大于400公斤时，表面光洁度影响减小，
而材料性能影响增加
三。密封副必需比压
必需比压是为保证密封，密封面单位面积 上所必需的最小压力。
以闸阀为例，由于流体压力（进出口压力 差）或附加外力的作用，闸板与阀体密封 面之间产生压紧力，密封面产生弹塑性变 形，补偿表面微观不平度，使密封而上的 间隙减小，以阻止液体的通过，大而达到 密封的目的。
阀门计算书
490.00
结论：n"S＞1.35
合格
计算书
型
号
零件名称
材料牌号
计算内容
DN
序号
名称
Z***H-***LB 阀体
WCB
中法兰强度
**"
符号 式中符号
公式
表10
共
第
页
页
简图
单位 计 算 数 据
F
1
常温时比值系数
n
QLZ/〔σW〕
mm2
2
初加温比压系数
n'
Q'LZ/〔σ'W〕
mm2
3
高温时比值系数 n"
Q"LZ/〔σ"W〕
mm2
4
计算载荷
2 密封面处介质作用力
QMJ
3
密封面内径
DMN
4
密封面外径
DMW
5
密封面锥半角
α
6
密封面宽度
bM
7
计算压力
P
8
密封面上密封力
QMF
9
密封面摩擦系数
fM
10
密封面计算比压
q
11
密封面必须比压 qMF
12 阀座密封面许用比压 〔q〕
QMJ+QMF π/4*(DMN+bM)2P
设计给定 设计给定 设计给定 设计给定 设计给定
DDP
设计给定
16
垫片宽度
bDP
设计给定
17
垫片材料弹性系
EDP
查表4-21
18
螺栓拉应力
阀门密封计算
O型圈1横截面直径 O型圈2横截面直径
d01 d02
设计给定 设计给定
3.55 3.55
橡胶与金属摩擦系数 μ O（有润滑0.15，无0.3～0.4） 设计给定 0.15 qMF 密封面必需比压 设计给定 密封面许用比压 [q] 设计给定 用下面的公式来选定弹簧 Q1A=3.14qmin（D2^2-D1^2）/4 计算结果 2927.74 计算预紧力 qmin，≥1MPa，PTFE取1.6MPa 设计给定 最小预紧比压 1.6 注：用Q1A来选定弹簧个数，定了个数后再重新确定弹簧预紧力Q1，带入上表中即可；有可 能 为了增加比压，弹簧个数还会增加，再次确定Q1后带入上表计算。
计算结果 11.3728 计算结果 4ห้องสมุดไป่ตู้057.9 计算结果 42484.6 计算结果 1573.33 设计给定 172
MJ]/(4E)
设计给定 157 设计给定 2 计算结果 0.8225 设计给定 设计给定 设计给定 设计给定 设计给定 设计给定 设计给定 8 800 177 45 0.05
阀座横截面许用应力 [σ MJ] 阀座材料弹性模量 E FMJ 阀座横截面积 密封面法向与流向夹角 φ 阀座、球体及阀体间 f 摩擦系数 qMF 密封面必需比压 密封面许用比压 [q] 二、固定球阀（阀前密封） q=4*Q/[3.14(D2^2-D1^2)] 计算比压 密封总力 Q=QMJ-QJ+Q1-Q2 流体对阀座的作用力 QMJ=3.14*P(d1^2-D1^2)/4 QJ=3.14*P(D2^2-D1^2)/8 阀座余隙力 弹簧预紧力 阀座滑动摩擦力 O型圈1摩擦力 O型圈2摩擦力 密封圈外径 密封圈内径 计算压力 阀座环外径 Q1 Q2=Qd01+Qd02
阀门计算书
型
号
零件名称
材料牌号
计算内容
DN
序号
名称
J***H-***LB 阀体
WCB 壁厚
**"
符号 式中符号
公式
共 页
简图
单位
T
1
计算厚度
S'B
P·DN/(2.3[σL]-P)+C mm
2
计算压力
P
设计给定
Mpa
3
计算内径
4
许用拉应力
5
腐蚀余量
DN
设计给定
mm
[σL]
查表4-3
Mpa
C
设计给定
mm
6
实际厚度
10
阀杆截面积
F
11
实际许用压应力 〔σY
〕
设计给定
4μλLF/dF 查表4-17(L0/LF)
Mpa
40
许用压应力
〔σY
〕
查表4-7
MPa
41
许用扭应力
〔τN
〕
查表4-7
MPa
#REF! G79 #VALUE! #VALUE! ** ** ** ** **
#VALUE! #VALUE! #VALUE! #VALUE!
** ** #VALUE! #VALUE! #VALUE! #VALUE! 120.00 220000.00 0.30 #VALUE! #VALUE! 6431.49 #VALUE! #VALUE! 522.53 #VALUE! 3434.70 #VALUE! #VALUE! 1589.63 45.00 #VALUE! #VALUE!
π/4(D2MW-D2MN)(1+fM/tgα)qMF
阀门密封比压计算式
阀门密封比压计算式１概述阀门必须比压计算公式将控制其密封基本条件的金属密封面材料的弹性模量、密封面表面粗糙度变化量和密封层厚度等３个密封关键参数限制在计算式的常数项Ｃ和系数Ｋ中，削弱了对密封比压的调控，并没有将矫正密封平面的矫正力比压纳入其中，降低了对密封基本条件判断的准确性。
分析显示，由密封力比压和矫正力比压构成的密封比压，可以满足阀门密封的基本要求。
２密封条件除了密封处两侧存在介质压力差或浓度差以外，密封面之间的间隙是泄漏的主要途径。
对于平面密封，首先要借助矫正力矫正密封面平面，消除由于表面形状误差在二个密封面之间产生的间距，使密封面紧密接触随形贴合，得到连续的有足够宽度的接触面。
其次，以密封力挤压密封面，将表面部分波峰挤入波谷，使表面轮廓平均算术偏差由０２～０４μｍ降至０１～０３μｍ，形成有效的封闭密封环。
在密封面上产生由密封力比压和矫正力比压叠加的密封比压，压缩乃至阻断局部泄漏通道，延长并改变通道走向，为迷宫式密封创造基本条件。
３必须比压通常引用的必须比压经验计算公式为［１］挤压密封面的过程主要是弹性变形的过程，因此当表面粗糙度达到密封要求时，其密封面表面压应力应按胡克定律计算（假设平面度误差为０）。
密封力比压为如果密封副中的两个密封面硬度差较大，则较软的密封面有可能单独被挤压。
若材料硬度相近，则有可能两个密封面相互交错挤压。
因此式（２）中ΔＬ按单侧密封面的压缩量计算。
挤压不可能将波峰完全填入波谷，挤压后的表面粗糙度也只是一个便于计算的概念值。
挤压后密封面表面粗糙度ε为３.１计算公式必须比压计算式同样应符合胡克定律，联解胡克定律计算式，按不同材料各取二组能够有效实现密封的技术参数代入，解出与密封面材料有关的系数Ｃ和Ｋ，复制出适用于不同材料密封面的必须比压计算公式。
（1）钢和硬质合金密封面联解式（1）、式（2）和式（3），适用于金属密封面的计算模式为以不锈钢密封面为例，E=21×105 MPa，L=2 mm，a=0 4 μm，一组数据为DN300、PN=6 4 MPa、bm=9 mm、λ=248 %，另一组数据为DN100、PN=16 MPa、bm=4 5 mm、λ=18 1 %，分别代入式（5），列出关于系数C和K 的方程组解方程组得C=35，K=10，代入式（1），复制出适用于钢和硬质合金密封面的必须比压计算公式由式（3）和式（4）联解，分别得ε1=0 3 μm，ε2=033 μm。