球阀设计计算书

球阀设计计算书XXX

文件号：10STQ3R59CG

产品名称：固定球阀

设计计算书

编制：

审核：

批准：

2014年9月

目录：

1.阀体壁厚验算

2.阀盖壁厚验算

3.密封面上的计算比压

4.1.33倍中腔泄压能力的计算

5.阀杆启闭扭矩的计算

6.阀杆强度验算

7.阀杆扭转变形的计算

8.阀杆键连接强度验算

9.中法兰螺栓强度验算

10.流量系数计算

11.吊耳的强度计算

参考资料：

1.API 6D管道阀门

2.ASME B16.34阀门—法兰、螺纹和焊端连接的阀门

3.ASME锅炉与压力规范第Ⅱ卷

4.ASME锅炉与压力规范第Ⅷ卷

5.API 600钢制闸阀法兰和对焊连接端，螺栓连接阀盖

说明：

1.以公称压力作为计算压力；

2.对壳体壁厚的选取，在满足计算壁厚的前提下，按相关标准取壳体最小壁厚且圆整整数，已具裕度；

3.涉及的材料许用应力值按-29～38℃时选取；

4.适用介质为水、油、气等介质；

5.不考虑地震载荷、风载荷等自然因数；

6.瞬间压力不得超过使用温度下允许压力的1.1倍；

7.管路中应安装安全装置，以防止压力超过使用下的允许压力。

型号：10STQ3R59CG

序号零件名称材料牌号计算内容根据

1 阀体 ASTMA105 壁厚验算ASME16.34

2 阀盖 ASTMA105 壁厚验算ASME16.34

根据相关标准，以公称压力作为计算压力，计算阀体和阀盖的壁厚。涉及的材料许用应力值按-29～38℃时选取，适用

介质为水、油、气等介质。瞬间压力不得超过使用温度下允许压力的1.1倍，管路中应安装安全装置，以防止压力超过使用下的允许压力。

材料牌号

计算内容

序号

10STQ3R59CG

阀盖

ASTM A105

壁厚验算

计算数据名称

符号

计算压力

Pc

300 psi

基本应力系数

C

7000 psi

阀体标准厚度

S

11.2 mm

公称内径

Dn

254 mm

附加厚度

m

4.0 mm

设计给定

Max（d’d0）

设计给定

ASTM B16.34

设计给定

Dn/1.5

设计给定

ASTM A216 WCB材料许用应力取值常温下抗拉强度

Rm/20

psi

常温下屈服强度

Re/20

psi

根据ASME-Ⅱ-D，常温下抗拉强度除以3.5大于7000 psi，常温下屈服强度除以1.5大于7000 psi，取基本应力系数7000 psi，满足要求。

根据ASME16.34，壳体计算壁厚公式为：t=1.5Pcd/S-

1.2Pc+m，代入计算数据得到：t=1

2.69 mm。

根据设计给定，阀盖壁厚应大于等于12.38 mm，结论为

合格。

材料牌号：10STQ3R59CG

计算内容：阀座密封面计算比压

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 密封面计算比压q P/(D_JH-0.6D_MN-

0.4D_MW) 2 MPa

2 密封活塞外径D_JH 设计给定270 mm

3 阀座密封面内径D_MN 设计给定271.2

mm

4 阀座密封面外径D_MW 设计给定276.2

mm

5 球体半径R 设计给定193.5 mm

6 密封面带轴向宽度L 设计给定2.5 mm

7 球体与密封圈接触点与通道轴法向夹角cosϕ0.707

8 密封圈外径到轴心的距离 h 205.2 mm

9 密封圈内径到轴心的距离 MW 207.7 mm

10 设计压力P 设计给定

11 密封面许用比压[q] 聚四氟乙烯取15.0Mpa，尼龙取30.0MPa

结论：q≤[q]合格

材料牌号：10STQ3R59CG

计算内容：阀座弹簧1.33倍中腔泄压能力计算

根据计算公式和要求

序号计算数据名称符号公式数值单位

2 中腔压力大于进口压力1.33倍要求阀座泄压ΔP

0.33P 1.69 MPa

3 进口压力P 设计给定

4 密封面平均直径 D (D_MW+D_MN)/2 275.7

mm

5 阀座密封面内径D_MN 设计给定271.2

mm

6 阀座密封面外径D_MW 设计给定276.2 mm

7 需要施加的弹簧力MF QN/N 3629 N

8 单个弹簧施加的力Qn’MF/N 129.6 N

9 弹簧的个数N 设计给定28

10 单个弹簧载荷Qn Qn’*cosϕ165 N

结论：Qn>Qn’合格

材料牌号：10STQ3R59CG

计算内容：阀杆总摩擦扭矩计算

根据《实用阀门设计手册》

型号：10STQ3R59CG

零件名称：阀杆

材料牌号：ASTMA276 410

计算内容：阀杆总摩擦扭矩计算

根据《实用阀门设计手册》

公式：M=QG

序号计算数据名称数值单位

1 总摩擦扭矩 xxxxxxx Nmm