蝶阀设计计算书
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
蝶阀设计计算说明书
单位
计算结果
蝶板中心处厚度
b
0.65D 0.1875(PN&#蝶阀流道直径
D
设计给定
203
考虑到水击升压的介质最大静压水头
H
100（PN+△p）
m
680
由于蝶板的快速关闭，在管路中产生的水击升压值
△p
400qv/At
MPa
4.8
体积流量
qv
VA
m3/h
1691
流速
V
mm
19
密封面接触宽度
bM
设计给定
mm
1.5
密封面间摩擦系数
fM
查表
0.15
阀杆至蝶板中心的偏心距
h
设计给定
mm
9
阀杆轴承的摩擦力矩
Mc
0
密封填料的摩擦力矩
MT
0.6πμT*Zh*dr2P
N·mm
7089
填料高度
Zh
设计给定
mm
48
阀杆直径
dT
设计给定
mm
28
摩擦系数
μT
查表
0.05
静水力矩
Mj
阀杆垂直安装时为0
D343H-150Lb NPS8”
设计计算书
共8页
第6页
计算项目
阀杆与蝶板连接销的强度校核
简
图
零件名称
圆锥销
材料
45
计算内容
符号
τ
计算名称
符号
公式
单位
计算结果
每只圆锥销的剪切应力
τ
4M/3πd2D
MPa
27.7
阀杆总扭转力矩
M
蝶阀阀杆校核计算书样本
26 断面系数 W
27 计算扭应力 τn 1.3M/W
28 许用扭应力 [τn] 查表得到
29
结论
τn < [τn]
Nmm
Nmm mm3 Mpa Mpa
第2页
2021/4/22
蝶阀阀杆校核计算书
零图件号名 称材料牌 号蝶阀类 型蝶板类 型 计算内 容
序号
阀杆
阀杆扭应力 数据名称
符号
1 公称压力 PN 设计给定 2 公称通径 DN 设计给定
3 密封面宽度 bm 设计给定
4 轴承摩擦系数
设计给定
公式
5 阀杆直径 df 设计给定
6
填料高
ht 设计给定
7 填料摩擦系数
设计给定
8
偏心距
l 设计给定(偏置蝶板)
9 球体半径 R
10 阀门流量 Q 设计给定
11 阀门关闭时间 t 设计给定
12 压力升值
13
静水头
H
14 密封比压 qmf
15 密封面摩擦力矩 Qm 16 密封面摩擦力矩 Mm Qm*R
17 轴承处摩擦力矩 Mc
第1页
结果 单位 Mpa mm mm
mm mm
mm mm mm3/h s Mpa m
Mpa Nmm Nmm Nmm
2021/4/22
序号
数据名称 符号
阀杆和填料摩擦
阻力系数 S 查表确定 21 全开时阻力系数 So 查表确定 22 动力力矩系数 m 查表确定
公式
结果 单位 Nmm Nmm
23
蝶阀阀杆零件设计计算书
图号零件名称
计算内容序号数据名称符号
公式结果单位1公称压力P N 设计给定4Mpa
2公称通径D N 设计给定
200mm 3介质温度设计给定20℃4介质密度ρ设计给定1000kg/m 3
5介质流速V
设计给定
3m/v 6密封面宽度bm 设计给定
4mm
7蝶阀类型设计给定卧式
8蝶板直径D 设计给定80mm 9阀杆直径d f 设计给定20mm 10阀流阻系数ζ
V
查表确定
159911阀前后压差0.73423Mpa 12动水力矩系数Ct 查表确定0.00113动水力矩Td
375.928Nmm 14摩擦力矩Tb (μb =0.3)11072Nmm
15密封比压Ps 0.5P N 2Mpa 16
密封力矩
Ts
3225.6Nmm
(卧式蝶阀)
Nmm 0 (立式蝶阀)Nmm
10#
17静水力矩
Th 19.7041
蝶阀阀杆零件设计计算书
阀杆
阀杆设计与强度校核材料牌号P
D 6
2
102-⋅⋅⋅g
v V ρζp
D Ct D ⋅⋅3b
df p D μπ⋅⋅D ⋅⋅2422
603.0D bm P S ⋅⋅10006410004
⋅⎪
⎭
⎫
⎝⎛⋅⋅⋅D g πρ。
蝶阀设计计算说明书
设计计算书
共8页
第6页
计算项目
阀杆与蝶板连接销的强度校核
简
图
零件名称
圆锥销
材料
45
计算内容
符号
τ
计算名称
符号
公式
单位
计算结果
每只圆锥销的剪切应力
τ
4M/3πd2D
MPa
27.7
阀杆总扭转力矩
M
见阀杆强度计算
MPa
117059
圆锥销的平均直径
d
设计给定
mm
8
阀杆直径
D
0
动水力矩
Md
2x10-9gμaHD3
(ξα-ξ0)+2gH/V02
8289
蝶板开度为α角时的动水力矩系数
μa
动水力矩的最大值通常在α＝60°～80°范围内，取70°查阀门设计手册表4-93
84.7
雷蒙德（北京）阀门制造有限公司
D343H-150Lb NPS8”
设计计算书
共8页
第5页
计算项目
阀杆强度校算
符号
公式中
符号
公式
单位
计算结果
蝶阀阀杆力矩
M
Mm+Mc+MT+Mj+Md
N·mm
密封面间摩擦力矩
Mm
4 qMR bMfMh2+R2
N·mm
307475
密封比压
qM
见阀座密封比压计算
mm
42.3
蝶板密封半径
R
(D/2)2+ l2
88.6
阀座通道直径
D
设计给定
mm
蓄能式液控蝶阀液压系统的设计和计算
目录内容提要.................................................... I I Summary................................................... I II 1绪论. (1)1.1液压传动的发展历史 (1)1.2我国液压传动发展情况 (2)1.3液压传动在机械行业中的应用 (3)1.4液压系统的基本组成 (4)1.5 液控蝶阀 (5)1.6设计方案简述 (7)2 液控蝶阀液压系统设计 (7)2.1 技术参数和设计要求 (7)2.2蝶阀安装方式选择 (8)2.3 工况分析 (9)2.4 负载循环图和速度循环图的绘制 (10)2.5液压系统原理图的拟定 (12)2.6 控制过程综述 (13)3 液压系统的计算和元件选型 (14)3.1液压缸主要尺寸的确定 (14)3.2液压泵的流量，压力的确定和泵规格的选择 (15)3.3液压泵匹配电动机的选定 (16)3.4 阀类元件及辅助元件的选择 (17)3.5 管道的确定 (20)4 液压缸的结构设计 (24)4.1 液压缸主要尺寸的确定 (24)4.2 液压缸的结构设计 (26)5 液压油箱的设计 (29)5.1 液压油箱有效容积的确定 (29)5.2 液压油箱的外形尺寸设计 (30)5.3 液压油箱的结构设计 (30)6 液压辅助元件的选择 (33)6.1 蓄能器的选择 (33)6.2 液位控制器的选择 (34)6.3 空气过滤器的选择 (34)6.4 温度计的选择 (34)6.5 压力表的选择 (34)6.6 回油过滤器的选择 (34)6.7 液压工作介质的选择 (34)7液压系统性能的验算 (35)7.1压力损失的验算 (35)7.2 系统温升的验算 (35)8 液压系统安装及调试 (36)8.1 液压系统安装 (36)8.2 调试运行 (36)8.3 液压系统污染的控制 (37)8.4 调试注意事项 (37)8.5 液压系统的维护及注意事项 (37)设计总结 (38)参考文献 (39)致谢 (40)内容提要本设计是对蓄能式液控蝶阀液压系统的设计和计算，运用了许多液压知识和机械设计原理，液控蝶阀是国内应用比较多的一种自动控制阀，如水轮机的进水阀，以及一些管道的自动开关阀。
蝶阀的设计与计算
蝶阀的设计与计算
一、压力值和阀瓣相对厚度的计算
在阀门的关闭过程中，由于水锤作用而在阀前产生一个压力升值△p ： △p ＝（0.004×Q ）/（A ×t ） （kgf/cm 2）
其中：Q-流量m 3/h
A －管径的截面积，m 3
T －关闭时间，sec
阀瓣的相对厚度是指阀瓣中心处厚度与通径之比，即：
b/D=0.054×H 1/2
其中，b －阀瓣中心处的厚度，cm
D －通径，cm
H －计算升压在内的最大静水头
H ＝10×（Pg ＋△p ） （m ）
常取 b/D=0.15～0.25
计算图示
受力图
二、阀瓣作用力和力矩的计算
1，静水作用力：仅在关闭时阀后没有压力时产生
P jg ＝ΠD 2rh/4 （kg ）
其中r 为介质比重，对于水，r ＝1
2，静水力矩：仅在关闭阀门时阀杆处于水平位置时存在
M jg ＝ΠD 4rH/64 （kg ·m ）
若有旁通装置时，开启前应先打开旁通阀，使阀后充水，则静水力矩相应降低 3，动水作用力
P d ＝2202929D H V H
⨯⨯-＋εελϕϕ
（kg ）
其中ε0为全开时阻力系数，ε
ψ为开度ψ时的阻力系数，λψ为开度ψ角时的动水力系数，g 为9.81m/sec 2，V 流速m/sec
4.动水力矩
M c ＝32022D H V gH
gm ⨯⨯+-εεϕϕ
（kg ·m ）
其中m ψ为开度ψ时的动水力矩系数
阻力系数、ε表、λ表、m 表如下：。
蝶阀力矩计算式
H H=99..88*110^0(44)*p(P+△pp)
13410139.17
332 13990 84.Байду номын сангаас 0.096
7.991982552 842014.2901
M t MQt=tQdt*dff//2 2 Q t Qt=ψd*df fb*bttp*p
全开时介质流速
V0
Ｑ 全开时的体积流量
关阀时间
t
不平衡力矩
ME
三偏心金属密 封
ME 二偏心软密封
密封面间的摩撺力矩
MM
三偏心金属密 封
无偏心软密封
单偏心软密封
双偏心软密封
ƒ 密封面间的摩撺系数
M
密封面宽度
bM
R
软密封
密封面必须比压
qM
软密封
阀杆轴承的摩撺力矩 阀杆轴承的摩撺力矩
配合位轴径
M 全密封状态开
Kgf.m Kgf.m
AutoCA D2002 专用软 件计算
N·mm
2834.223326
Kgf.m
N·mm
2834.223326
Kgf.m
其值接近于单 偏心软密封
mm
SolidWorks将各 种规格密封圈画
mm
MPa
N·mm N·mm
1523.351866 7526.098513
Kgf.m Kgf.m
项目
符号
中线蝶阀阀杆力矩
偏心蝶阀阀杆力矩
蝶阀阀杆力矩计算书
分支
M MC MT Mj MM Md
M M C M T M j M M M d
公称压力
p
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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']）
t'
查GB 26640 P14 表9
结论
合格
备注：1、壁厚计算公式选自GB/T 12238-2008 P10式A.1~A.3；
2、表中标红的为计算数值，标绿的由设计者填写，标蓝的为设计者选填。
DN 单位
mm mm mm mm MPa MPa mm MPa mm mm
3.蝶板最大直径
蝶板 蝶板最大直径
序号
计算数据名称
符号
公式
1 蝶板的弦长
a
d-2c
2 蝶板最大直径
D'
(W2+a2)1/2
3 蝶板和管道或法兰内径之间的公称径向直径
c
设计给定
4 连接管道或法兰的内径
d
设计给定
5 阀门最小安装结构长度
W
设计给定
6 蝶板设计直径
D
设计给定
结论
不合格
备注：1、计算公式选自API 609 P9；
0.064d+2.34 0.020d+4.50 0.0163d+4.70 0.080d+2.29 0.07d+2.54
2.34
4.5
4.7
2.29
2.54
50＜d＜1500 0.033d+4.40
4.4
3≤d＜25 0.086d+2.54
2.54
Class600 25≤d≤50 0.058d+3.30
3.3
50＜d＜1500 0.067d+2.79
2.79
不合格
不合格
不合格
不合格
不合格
不合格
不合格
不合格
不合格
型号 零件名称 材料牌号 计算内容
2.阀座密封比压
简 阀座
密封比压
图
4
序号
计算数据名称
符号
公式
1 密封面上总作用力及计算比压
FMZ
2 密封面出介质作用力
FMJ
3 密封面内径
DMN
4 密封面宽度
2．阀座密封比压································································································ 4 3．蝶板最大直径································································································ 5 4．蝶板厚度······································································································· 7 5．蝶板强度校核································································································ 9
1
型号 零件名称 材料牌号 计算内容
1.1.阀体壁厚-国标（塑性材料）
简 阀体
壁厚校核
图
序号
计算数据名称
符号
公式
DN 单位
1 阀体计算壁厚
T
Pd/(2.3[σL]-P)+C
mm
2 计算压力
P
设计给定
MPa
3 计算内径
d
设计给定
mm
4 许用拉应力 5 腐蚀余量
[σL]
查ASME BPVC Ⅱ-2013 Part D
T
查阅ASME B16.34 P93 表3A
结论
备注：1、壁厚计算公式选自ASME B16.34 P130 表VI-1；
2 、表中标红的为计算数值，标绿的由设计者填写。
1.2.阀体壁厚-美标 简
图
DN 单位
mm mm mm mm mm
Class150
Class300
3≤d＜50 50≤d≤100 100＜d＜1500 3≤d＜25 25≤d≤50
DN 计算数值
#DIV/0!
2
型号 零件名称 材料牌号 计算内容
1.1.阀体壁厚-国标（脆性材料）
简 阀体
壁厚校核
图
序号
计算数据名称
符号
公式
1 阀体计算壁厚
t
2 PN≤10，DN≤1000（灰铸铁）
1.1×[(P+P')D/2W+8.5(1-D/1200)]
3 PN≤10，DN≥1200（灰铸铁）
5.1．饼状式蝶板····························································································· 9 5.2．平板式蝶板···························································································· 10 5.3．桁架式蝶板···························································································· 11 6．阀门总扭矩·································································································· 12 6.1．阀座和转动扭矩···················································································· 13 6.2．包装和轮毂扭矩···················································································· 14 6.3．轴承扭矩······························································································· 15 6.4．重力中心扭矩························································································ 16 6.5．静水力矩······························································································ 17 6.6．动态连接······························································································ 18 6.7．轴偏心扭矩··························································································· 19 7．阀杆强度校核······························································································ 20 7.1．整体式阀轴··························································································· 20 7.2．分体式阀轴··························································································· 21 8．蝶板与阀杆连接强度校核············································································ 22 8.1．销连接·································································································· 22 8.2．键连接·································································································· 23 9．填料压盖（压板）螺栓强度校核·································································· 24 10．填料压盖（压板）弯曲应力校核································································ 25 10.1．填料压盖弯曲应力校核········································································ 25 10.2．填料压板弯曲应力校核········································································ 26 11．底盖螺栓强度校核+垫片宽度校核······························································ 27 12．轴承承载应力校核····················································································· 28