編號:JS/2″150Lb-10設計計算書項目名稱:API6D鋼制球閥規格型號:Q41F-150LbDN2″編制:審核:批準:安陽益和閥業有限企業目錄閥體壁厚計算密封面總作用力及計算比壓總扭矩及圓周力閥桿強度計算球體直徑計算球閥密封力計算球閥閥桿與填料之間摩擦力計算閥桿臺肩與止推墊片之間摩擦力計算填料及止推片摩擦轉矩計算球閥轉矩計算閥體中法蘭設計與計算閥門流量系數計算附錄參考文件安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號2″Q41F-150Lb材料ASTMA216-WCB計算內容閥體壁厚計算序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果1計算厚度S’Bmm6.02計算壓力P設計給定MPa2.03計算內徑Dn設計給定mm904許用拉應力[δL]查表4-3（或4-5）MPa825腐蝕余量C設計給定mm56實測厚度SB設計給定mm8依據ASTMB16.34標準計算1閥體壁厚計算值tmtm=0.020d+4.5mm5.52流道內徑d設計給定mm503實際壁厚t設計給定mm8ASTMB1634要求設計壁厚SB>S’Bt>tm(考慮腐蝕余量)結論經計算t>tm合格注:管路標準溫度壓力級是依據材SB>S’B料在對應溫度下許用應力而制訂,故不進行高溫核實。安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號2″Q41F-150Lb材料PTFE計算內容密封面總作用力及計算比壓序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果1密封面總作用力QMZQMJN12308.82密封面處介質作用力QMJπ/4(DMN+bM)2.PN12308.83密封面內徑DMN設計給定mm504密封面寬度bM設計給定mm65計算壓力pPN設計給定MPa2.06密封面必需比壓qMF查表4-10MPaqMF=(4+0.6PN)/2.127密封面計算比壓qQMZ/π(DMN+bM)bMMPa4.678密封面許用比壓[q]查設計手冊4-66MPa20要求qMF≤q≤[q],為合格結論經計算,結果符合要求,合格。安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號2″Q41F-150Lb材料2Cr13計算內容總扭矩及圓周力序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果1閥桿總扭矩MFMQF+MFT+MFCN·mm123282查設計手冊P449(4-206)2體座間摩擦力矩MQF{πD2mpPfMR(1+cosφ)}/8cosφ/8cosφN·mm751303閥座密封面平均直徑Dmp1/2*(DMW+DMN)mm574計算壓力PPN設計給定MPa2.05球與密封面摩擦系數fM查設計手冊P4490.056球體半徑R設計給定mm447密封角φ設計給定45°8填料與閥桿摩擦力矩MFT1/2*QTdFN·mm29839閥桿與填料摩擦力QTπdFhTμTPN298.310閥桿直徑dF設計給定mm2011填料層總高度hT設計給定mm1912閥桿與填料摩擦系數μT查設計手冊P4420.0513閥桿頭部摩擦力矩MFCMFC=M′FDN·mm要求結論安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號2″Q41F-150Lb材料2Cr13計算內容總扭矩及圓周力序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果M′FD0.25dFJ·fD·Q′FZN·mm4516914閥桿頭部接觸面直徑dFJ設計給定mm2815閥桿頭部摩擦系數fD查表4-230．0516關閉時閥桿總軸向力Q′FZQMZ+QTN12905.417密封面上總作用力QMZ已計算N12308.818閥桿與填料摩擦力QT已計算N596.619圓周力Q′SMF/LN35220扳手力臂L設計給定mm350要求脫開圓周力<360N結論經計算脫開圓周力為352N故符合要求、合格!安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號2″Q41F-150Lb材料ASTMA216WCB計算內容閥門流量系數序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果1流量系數KVKV=(106/28)AVM3/s89.12流量系數AVAV=QV(ρ/ΔP)-2M3/s0.00253體積流量QVQV=π/4·D2·Um3/s0.00394流量孔直徑Dmm505流體在管道內平均流速U取1—3中間值m/s26密度ρ以水為介質Kg/m310007閥門壓力損失ΔPΔP=ξ·（U2·ρ/2）Pa8008閥門流阻系數ξ0.4要求結論安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號2″Q41F-150Lb材料2Cr13計算內容閥桿強度計算1序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果1Ⅰ-Ⅰ斷面扭轉應力τNτN=Mm/W≤[τN]MPa9.722Ⅰ-Ⅰ斷面抗扭轉斷面系數WW=0.9αba2mm31394.823a見(1)P349圖6-15mm154b見(1)P349圖6-15mm285α見(1)P349表6-360.2466材料許用扭轉應力[τN]查(1)P360表6-41MPa142.1要求結論τN<[τN]合格安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號2″Q41F-150Lb材料2Cr13計算內容閥桿強度計算2序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果1Ⅱ-Ⅱ斷面處剪切應力ττ=（D+d）2P/16dH≤[τ]MPa3.62D見(1)P348圖6-14mm283d見(1)P348圖6-14mm204H見(1)P349圖6-15mm45材料許用剪切應力[τ]查[1]p360表6-41MPa142.1要求τ<[τ]結論合格安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號號2″Q41F-150Lb材料料2Cr13計算內容閥桿強度計算3序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果1Ⅲ-Ⅲ斷面扭轉應力τ'τ'=M/W≤[τN]MPa9.72Ⅲ-Ⅲ斷面處抗扭轉斷面系數WW=πd3/16mm31570d設計給定mm20要求τ'<[τN]結論合格安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號2″Q41F-150Lb材料2Cr13計算內容閥桿與球體連接部分計算序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果1擠壓應力σzyσzy=Mm/0.12a2h≤[σzy]MPa41.82a見(1)P349圖6-15mm153h見(1)P349圖6-15mm124[σzy]見（1）P350MPa12256要求σzy<[σzy]結論合格安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號2″Q41F-150Lb材料PTFE計算內容閥桿臺肩與止推墊片之間摩擦力序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果1止推摩擦力FuFu=π(DT+dT)2μTP/16N45.242止推墊片外徑DT設計給定mm283止推墊片內徑dT設計給定mm204止推墊片在軸向力作用下所產生比壓qTqT=(DT+dT)P/4(DT-dT)MPa3要求結論止推墊片在軸向力作用下所產生比壓≤15～20見（1）P193qT=3MPa<15～20合格安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號2″Q41F-150Lb材料柔性石墨計算內容填料及止推墊片摩擦轉矩序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果1V型填料及圓形狀填料摩擦轉矩MtMt=0.6πμTZhdT2PN．mm1130.972止推墊片摩擦轉矩MuMu=πμT(DT+dT)3P/64N．mm542.873摩擦系數μT見[1]p1920.054閥桿直徑dT設計給定mm205填料圈數Z設計給定36單圈填料高度h設計給定mm57計算壓力P設計給定MPa28止推墊片外徑DT設計給定mm28要求結論安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號2″Q41F-150Lb材料2Cr13計算內容球閥轉矩計算序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果1球閥轉矩MM=Mm+Mt+MuN.mm15220.042球體與閥座密封面摩擦轉矩MmMm=π(D2+D1)2PRμT(1+cosψ)/32cosψN.mm13546.23摩擦系數μT見[1]p1920.054球體半徑R設計給定mm445密封面對中心斜角ψ設計給定4506計算壓力P設計給定Mpa2

安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號2″Q41F-150Lb材料PTFE計算內容球閥密封力計算序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果1球閥密封力Q=QMJQ=π(D1+D2)2P/16N5100.932閥座密封面內徑D1設計給定mm503閥座密封面外徑D2設計給定mm644計算壓力P設計給定MPa2要求結論經計算球閥密封力Q=5100.93N安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號2″Q41F-150Lb材料2Cr13計算內容球閥閥桿與填料之間摩擦力序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果1摩擦力FtFt=1.2πμTdTZhPN113.12摩擦系數μT見[1]p1920.053閥桿直徑dT設計給定mm204填料圈數Z設計給定35單圈填料高度h設計給定mm56計算壓力P設計給定MPa2要求結論經計算閥桿與填料之間摩擦力為113.1N安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號2″Q41F-150Lb材料ASTMA193-B7計算內容閥體中法蘭設計與計算序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果1在操作情況下螺栓載荷WPWP=F+FP+QN28062.182最小螺栓載荷WPWP=0.785DG2P+2πbDGmP+Q見(1)P316表6-24N3預緊螺栓時螺栓載荷WaWa=πbDGY+Q1N11230.9954球體與密封面預緊力Q1Q1=πqmin（D22-D12）/4N2505.725載荷作用位置處墊片直徑DG設計給定mm97.56墊片有效寬度b設計給定mm3.757墊片系數m見(1)P316表6-251.758墊片單位壓緊載荷Y見(1)P316表6-25MPa7.69法蘭螺栓拉應力σLσL=W/A≤[σL]MPa48.510螺栓許用拉應力[σL]查(1)P320表6-23MPa23011螺栓承受應力下實際最小總截面積最小截面積A4πR2mm2578.5要求σL<[σL]結論螺栓應力合格安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號2″Q41F-150Lb材料ASMEA216-WCB計算內容閥體中法蘭設計與計算序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果1作用于法蘭總力矩M0M0=FDSD+FGSG+FTSTN.mm412472.42作用在法蘭內徑上流體靜壓軸向力FDFD=0.785Di2PN127173總流體靜壓軸向力FF=0.785DG2P=14924.8NN14924.84墊片載荷FGFG=W-F=13137.38NN13137.385總靜壓軸向力與法蘭內直徑面積上靜壓軸向力之差FTFT=0.785（DG2-Di2）N2207.86螺栓孔中心圓至FG作用位置處徑向距離SGSG=（130-97.5）/2mm16.257螺栓孔中心圓至FT作用位置處徑向距離STST=（5+15+16.25）/2mm18.138螺栓孔中心圓至FD作用位置處徑向距離SDSD=5+0.5*15mm12.5要求續結論續安陽益和閥業有限企業設計計算書JS/2″150Lb-10型號號2″Q41F-150Lb材料料ASMEA216-WCB計算內容閥體中法蘭設計與計算序號計算數據名稱符號式中符號公式單位結果9法蘭頸軸向應力σMσM=fM0/λδ12DiMPa16.610系數λλ=（δfe+1）/T+δf3/A0.8111整體法蘭頸部應力校正系數f見(1)P322查(1)圖6-7112法蘭頸部厚度δ1s=δ1mm16.513系數ee=F1/（Diδ1）1/20.023314整體法蘭形狀系數F1查（1）圖6-70.915系數AA=Uδ1s2（Diδ1）1/2/V142347.116法蘭盤徑向應力δRδR=（1.33δfe+1）M0/λδf2DiMPa25.0917法蘭盤切向應力δTδT=YM0/δf2Di-ZδRMPa3.34MPa要求查（1）表6-22[δL]=87Mpa、[δM]=130.5Mpa、[δR]