明杆楔式单闸板闸阀设计

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1、明杆楔式单闸板闸阀设计作者姓名：邵 雷专业名称：机械工程及自动化指引教师:郑才国 讲师成都理工大学工程技术学院 学位论文诚信承诺书本人谨慎承诺和声明:.本人已认真学习学位论文作假行为解决措施(中华人民共和国教育部第3号令)、成都理工大学工程技术学院学位论文作假行为解决实行细则（试行)（成理工教发0号)文献并已知晓教育部、学院对论文作假行为解决的有关规定，知晓论文作假也许导致作假者被取消学位申请资格、注销学位证书、开除学籍甚至被追究法律责任等后果。本人已认真学习成都理工大学工程技术学院毕业设计指引手册，已知晓学院对论文撰写的内容和格式规定。3.本人所提交的学位论文(题目: 明杆楔式单闸板闸阀设计

2、),是在指引教师指引下独立完毕，本人对该论文的真实性、原创性负责。若论文按有关程序调查后被认定存在作假行为,本人自行承当相应的后果。承诺人(学生签名）： 20 年 月 日 注:学位论文指向我校申请学士学位所提交的本科学生毕业实习报告、毕业论文和毕业设计报告。摘要阀门的使用在现代化生产中十分重要，其身影在人类的生产生活中随处可见。阀门的研究可以带动人类经济生产,在各类生产系统中极大的提高经济效益,节省能源。如何对的设计和选用阀门是实现阀门的密封性能、调节性能、实用性能、安全性能和流通性能的核心所在。在阀门设计过程中，要对多种参数进行严格的核对验算,需要将多种有关因素考虑其中,例如介质温度、压力、

3、腐蚀性等做到科学严谨。阀门主体、零件的也要做到科学选材,以免导致不必要的经济损失和挥霍。设计的过程中需要边计算边绘图，通过设计计算拟定阀门各个部件的数据，然后在CD上画出零件图，做到各部件数据合理。通过严格设计计算,阀门能对管道中的介质进行正常启动闭合控制,没有介质的内泄外漏，能与相应管道设备配合使用,方才设计合格。核心词： 生产系统 对的设计 科学选材 数据合理AbstracTe us o te vale inthmodernidustrialpducton is very impott, tfigue in he prdtionofhumanlfe everywhre.The reearc

4、h o ave cdivheeconoc dction of an, nd can gratlimrove t ecomc beefit ndsaveeergy in alkind of productn sytm.Hw to sig and choose the vlv it k o achieve t vave saling erformanc,rutn erormance, pracical perrmnc,sfety nd performanceof the yInth vlve design rss, to avariey o raeters stritlycheced n ckd,

5、th need t cnsidr all kids of fctor, suchas mediatmpeatur, pessure,coroso andso intfcrig.alvebod， pa f th cientific lectn soud e scientiic, so as n to ue unneay ecnomic ose andwte.edesn of proceseedst daw ee o heclclon， thug h esign adcaulati f te valvepts of th d, adthen daw a partagram on t CAD, ot

6、hat hedata s esobl fr eacomponen.Thugh the rigrus calculatin ad esi，he vlve a opn theedum of he piplin nomaly pn theclose otro,withuthe laage f hmdm inside the meiumKeywrs:Producto sste， rct desig, Setifc slecti,Daareaonble目录摘要IAbstracII目录II前言1一、 设计任务二、 拟定阀门的主体材料三、明杆楔式单闸板闸阀设计51承压件设计.1.1 承压件材料831. 承压

7、件壁厚8.2 密封副设计93.2.1 密封副材料9.2.密封副的总作用力和比压的计算93.3阀体与阀盖连接型式和密封面构造的拟定113.4 阀杆设计123.4.1 阀杆材料134.2 阀杆总轴向力计算133.4.3 阀杆扭应力计算16.4 阀杆弯曲应力的校核173.5闸板设计1935. 闸板材料20.2 闸板厚度计算203. 中法兰设计21.中法兰材料213.2 中法兰计算23.63 中法兰垫片计算23.4 螺栓设计计算23.5 弯曲应力计算47 阀盖设计25.7.1 阀盖材料3.7.阀盖壁厚计算2638支架设计计算23.8.1支架材料273.8. 弯曲应力计算273.9阀杆螺母的设计30.1

8、 阀杆螺母材料30392 阀杆螺母挤应力计算与型号33.0 填料压盖设计1.101填料压盖材料31.0. 填料压盖型号33.1锁紧螺栓设计3.1.1 锁紧螺栓材料3231. 锁紧螺栓型号3.12手轮设计333.2. 手轮材料4.122手轮型号3313 阀门流量系数35总结37道谢8参照文献3前言闸阀是一种常用通用机械零部件,在生产生活中得到普遍应用，是国内工业大力发展的重要机械产品，它与人民的生产生活息息有关,闸阀的研究设计可以大大的加快国内国民经济以及国防建设的发展。国内闸阀的生产历史已有了几十年发展,闸阀的制造厂家也越来越多,设计的闸阀数量越来越大,闸阀的型号也变得越来越丰富。此前国内的生

9、产厂家仅仅只有少数的几十家，目前已有了数千家厂家，闸阀型号也有越来的几十上百种发展到目前的数千上万种,可以说发展迅速。尽管如此,国内国内的闸阀技术与国际水平还是有一定的差距，许多优秀闸阀设计还是需要从国外引入，但是国内生产制造厂家仍旧不弃不馁，仍旧在国内原有的基本上大力研究发展，相信不久后国内闸阀制造技术定会站在国际顶端1。闸阀是流体控制元件，对流体阻力小,合用的压力和温度范畴大,在流体管道系统中重要作用是管路介质的截断或接通、避免流体回流、调节流量、调节和排泄压力，由于所控制流体的物理性质与化学性质的不同，闸阀的使用规格型号也就不同。闸阀功能简朴，一般只能对介质作全开和全关功能。设计闸阀时,

10、密封面的设计相称重要。按密封面形式的不同可以将闸阀分为楔式闸板闸阀和平行式闸板闸阀。楔式闸板闸阀又有单闸板闸阀和双闸板闸阀之分。一般而言,闸阀的密封性能十分重要,密封性的好差直接决定闸阀与否使用合格。如果产生流体外漏,也许会导致环境污染、经济损失，甚至也许会导致人身伤亡,十分危险。设计时不仅要考虑闸阀密封面的密封性能,还要考虑其选用材料的机械强度、刚度、制造工艺以及磨损等问题，以及流体温度、压力、腐蚀性等物理问题和化学问题。由于闸阀生产生活中的重要性,本次设计就这些物理化学等问题展开设计。一、 设计任务设计任务，即设计任务书。明确阀门具体参数，如:公称直径、公称压力、温度、介质、驱动方式等。使

11、用条件和规定,如：室外或室内安装、启用频率等。有关执行原则。(一) 设计课题：明杆闸阀设计(二) 设计重要内容:阀门是管道系统的重要构成部分，应当满足管道系统对阀门所提出安全性、可靠性的使用规定。其零部件可以通过CAD、UG等软件来绘制和装配，以配合完毕设计。(三) 本次设计内容：拟定阀门主体材料闸阀构造设计：承压件、密封副、阀体与阀盖、阀杆、闸板、中法兰、支架、阀杆螺母、填料压盖、手轮(四) 设计给定数据：表11 设计参数序号名称符号单位公式或来源数据1公称通径m设计给定82公称压力PNp设计给定4温度T设计给定04介质设计给定水、油品5驱动方式设计给定手动6附加余量mm设计给定57壁厚系数

12、k1PN=20MPa时,k1=.3;N.0MPa时 1=118密封面宽度mmm设计给定.5密封面内径dmm设计给定8阀杆直径mm设计给定211介质压力PMPa设计给定填料层总高度Tmm设计给定313阀杆与填料间的摩擦系数T0.0(五) 使用条件规定:室温0,室内外无规定，手动控制。(六) 与管道连接形式:法兰连接(七) 有关执行原则2:设计原则：设计系列:低压小口径系列闸阀二、 拟定阀门的主体材料阀门主体与介质流体直接接触，所受腐蚀力最强，对材料的规定也十分重要,为了能让阀门安全可靠，节省能源、保护环境以及经济上的节省,阀门主体材料应当根据设计输入参数、使用条件和制造规定选定。阀门在设计和选材

13、的时候必须考虑的问题有诸多,必须重点考虑的一种问题是阀门在工作时的温度。为了更好的规范阀门主体材料所能合适的工作温度,国内从阀门所使用材料的应力规定、温度等作出了有关规定以便于常规阀门的设计。此外,从生产经济上考虑,阀门的主体材料应当选用综合性合适的,避免导致经济上的挥霍。根据设计输入参数、使用条件和制造规定，并且应符合规定,综合考虑后拟定阀门主体材料。碳素铸钢为阀门常用材质编号,是机械性能为级的中档强度的可焊铸钢件，含碳量的低碳钢。设计给定:公称压力，温度参照资料34复印资料等，综合考虑后拟定阀门阀体材料碳素铸钢WCB。表2.1 ASM阀门管件用铸件材料的力学性能（pa）材料牌号力学性能温度

14、oC-2333139942454425105856CA414375359820101270220010150109065W855840326101257045302005280535三、 明杆楔式单闸板闸阀设计闸阀是通过启闭件闸板对流体的运动进行截断控制的一种机械部件，其闸板的运动方向与流体运动方向垂直，一般只能对流体作全开和全关控制，由于需要控制流体的物理性质和化学性质的不同,用作流体控制的闸阀规格也就不相。闸阀种类繁多,其选用需要根据不同的环境规定而定。闸阀关闭时,密封面可以通过介质压力的作用把闸板的密封面压向另一侧的阀座来形成自密封。许多闸阀也都采用强制密封,通过外力如人力、电机等将闸板

15、强行压向阀座来进行密封。在有着不同压力、温度、介质等条件的地方运用不同的阀门，阀门型号种类有诸多种，其中闸阀、截止阀和球阀等是重要阀类。一台阀门,口径和内件的尺寸各有不同，内件材料的物理和化学特性也均有差别,内件尚有不同的加工方式,可以锻造和锻造等。由于生产生活中需要使用阀门的地方环境多样,导致阀门种类不同,其运动方式、介质流通形式、V值也就不同。一般状况下在明杆闸阀阀杆上设有梯形螺纹，通过阀门顶端的螺母以及阀体上的导槽将闸板和阀杆所作运动转变为直线运动,也就是将旋转运动转变成直线运动，把转矩转变成推矩。在阀门启动过程中闸板提高高度与阀门通径比值为时，流体的通道完全敞开，对介质流体无截止作用，

16、但在运动过程中，这个比值为的位置是无法看到的。由于温度的上升与下降使阀杆也许浮现锁死现象, 一般把阀杆开到顶点位置上时再倒回 , 一般把这个位置作为阀门的全开位置。因此说阀门的全开位置是由闸板的位置来进行确认的2。闸阀的密封副设计十分重要。一般一种合格的闸阀密封副是良好的,在闸板关闭和启动时不会对输送中的流体介质导致泄漏。闸阀设计需要根据具体实际操作、设计给定参数和有关规定，需要将专业知识的互相结合，设计过程中应当边计算边绘图。图为明杆楔式单闸板闸阀:图3 明杆楔式单闸板闸阀1233.1 承压件设计阀门作为压力管道一种重要部件。由于阀门的功能比较特殊，受力比较复杂,因此阀门承压件的设计原则有着

17、一定的特殊性。经研究表白,基于亚比例失效准则的阀门设计是精确可行的。承压件只有完全处在亚比例状态的时候才是安全的。承压件因受力使其变形量达到最大比例变形量的一半时的变形状态叫亚比例状态。阀门在工作中受到介质压力作用的同步还受到密封副之间挤压力的作用。闸阀阀体一般为锻造，由于形状的复杂性，近年来对中小型阀体多采用紧密锻造。阀体与流体管道系统多数是法兰连接，也有焊接，阀体上有导轨是阀杆升降导向。档宽是阀体两个密封面间中心线的距离，略不不小于阀板中心相应的尺寸厚度，以便使密封面有一定的磨损时,仍然可以保证密封面的良好接触。图3.2 闸阀承压件311 承压件材料承压件（阀体)直接与阀门控制的流体接触，

18、其所受介质的物理和化学作用最大，如果介质流体是带有腐蚀性的化学物质,则需要用能抗腐蚀的材料进行承压件的制造；如果介质流体压力很大,那么抗压性差的材料就不能作为承压件的制造材料。已知:公称压力,温度，介质流体为水,油等因此材料选用:碳素铸钢（ZG230-45）.2承压件壁厚设计给定：介质的工作温度室温,取T=0 介质公称压力(p）:参照资料阀门计算手册第38页:钢、合金钢及不锈钢 圆形阀体壁厚计算式（T1）计算厚度(mm）: （3-1-1)计算压力（Mpa):计算内径(m）： 许用压力：查表-3，43得附加余量:计算得：由于实际厚度,因此3.2 密封副设计为了实现阀门内外密封的零泄漏,节能环保与

19、提高工作效率,阀门必须具有可靠的密封性能。阀门的密封副指的是启闭件与阀座互相接触进行关闭的部分，密封面在进行密封过程中容易受到磨损,密封性随着使用次数增长而减低。在使用过程中,由于金属密封面以及阀门受介质腐蚀和冲刷的影响容易损坏。因此阀门密封件的材料必须可以耐腐蚀、抗冲刷。如果其中的任何一种规定都不能满足,密封面就不能用这种材料制作。介质的冲蚀会被腐蚀大大加速。同样，尽管这种材料具有较大的抗腐蚀性和抗冲刷性,但由于抗擦伤性能较差,该材料同样不合用。如果在一般阀门上应用性能较好的材料,制导致本价格太高，也不合用。闸阀的密封副设计是对称的，由于阀杆的作用力,在进口和出口上形成相似的密封。因此，对于

20、一般工业规定，单面强制密封足够满足,但高压系统则难以满足。密封面材料除了需要满足一般强度外，还需满足对介质的奶腐蚀性，因此材料的选择也是十分重要的。.2. 密封副材料密封副是阀门的重要部件,密封副的密封性能是阀门与否可以正常工作的重要原则。由于密封副的阀体同样,在闸阀工作的时候直接与介质流体接触，在介质流体的腐蚀与冲刷下，为了可以使密封性能提高，闸阀使用时间久,密封副的材料一定要具有耐磨、抗压、耐腐蚀的物化性能。已知：公称压力,温度，介质流体为水,油等介质公称压力:、公称通径密封面宽度: 、密封面内径:密封面材料:黄铜(），材料硬度，密封面间无滑动3. 密封副的总作用力和比压的计算密封面比压的

21、满足条件：资料、资料4第425页 式中:密封面上的必须比压 查资料表31:密封面的许用比压 查资料3表-：实际比压（MP） (-1)式中:：实际密封面比压 （MP) :阀座密封面内径,设计给定，(mm) ：密封面宽度, 设计给定,（)：出口端阀座密封面上的总作用力(）,表4-673计算:单面强制密封： (322)作用在出口密封面上的介质静压力(N)： (3-4)密封面上达到必需比压时的作用力（N): (3-25）因此：实际比压：因此：设计合格1. 楔半角5o2. 法兰和对焊连结钢制闸阀的壳体最小壁厚（)：表6-22633. 钢制阀门阀体颈部的最小壁厚（）:表6-23934. 推荐的加工余量值：

22、表42，3.3 阀体与阀盖连接型式和密封面构造的拟定阀盖重要是为阀体提供一种罩子，用于连接阀体,保护阀杆密封副,因此阀盖和阀体可以是一种整体，也可以分离。它必须经受住工作介质的压力和温度。法兰是用于管道间互相连接的零件，也叫突缘或法兰凸缘盘。也有用在设备进出口上的法兰,用于两个设备之间的连接，如减速机法兰。法兰、垫片以及螺栓三者互相连接而成的一组组合密封构造叫做法兰连接，法兰连接可以通过相应的机械工具进行拆卸。在管道装置中管与管相连接用的法兰叫管道法兰,用在设备上是设备的进出口法兰。法兰上有螺栓孔,螺栓使两个法兰互相紧密连接。两个法兰中间的密封需要使用密封垫。法兰的连接方式有许多种，如:螺纹连

23、接、丝扣连接、焊接以及卡夹。一般法兰的使用是成对的,丝接法兰可以在低压管道上使用，焊接法兰则在压力为四公斤以上的机构中使用。两片法兰盘用螺栓紧固时，两者之间需要加上密封垫。法兰厚度和螺栓的使用因压力的不同而不同。水泵和阀门在和管道连接的地方也制成相相应的法兰形状，这种管与管道间、管与设备间、设备与设备间通过法兰进行连接的连接方式也称为法兰连接7。不同的法兰连接有不同的连接型式,当它用在阀门中的时候,其密封面构造型式有许多种，其中光滑式、径向自紧在一般阀门中比较常用等。本次设计中阀体与阀盖连接型式为法兰连接,法兰密封面构造为光滑式构造。3.4 阀杆设计明杆闸阀阀杆是一根长形圆柱机械零件，作用是将

24、手轮的旋转扭力转化为上下推力。阀杆端头与闸板连接形成密封副,阀杆上部有传动螺纹，一般采用梯形螺纹或方形螺纹。明杆闸阀阀杆非螺纹部分因与填料摩擦,需要进行表面解决,提高耐磨性和抗腐蚀能力。闸阀阀杆上的传动螺纹一般为左旋螺纹，手轮右向旋转可以将阀杆旋下,密封副密封,介质运动截止。明杆闸阀的阀杆螺母装在支架上,手轮带动旋转,螺母有轴向限位。阀杆材料多为2Cr1。图33 阀杆稳定性示意图图3.4 阀杆头部3.4.1 阀杆材料阀杆与闸相连接，手轮同构阀杆将力矩传送给闸板,闸板与阀座开口闭合，形成密封。因此阀杆材料须具有一定的抗压力、扭应力。由于：介质公称压力： 公称通径因此材料:2C134.2 阀杆总轴

25、向力计算设计给定:阀杆直径 填料层总高度介质作用于阀杆上的轴向力: (3-4-1）:介质的工作压力因此:填料层的宽度： （3-4）取填料函内径： （34-3)当，填料圈数,取填料函深度： (3-4-)填料层总高度(设计给定）阀杆与填料间摩擦系数阀杆与填料间摩擦力： (-45）资料1第60页：关闭时阀杆总轴向力: （3-4-)启动时阀杆总轴向力： （3-4-)阀杆最大轴向力，取、中的最大值。查阅资料:、密封面处介质作用力： (349)密封面内径密封面宽度公称压力因此:密封面上密封力： (3-4-10)密封面必须比压因此:阀杆径向截面上介质作用力: (3-4-1）阀杆直径因此:阀杆与填料摩力: (

26、3-4-2) 无石棉填料系数,按填料深度和填料宽度查表可得因此:已知:、因此：关闭时阀杆总轴向力:启动时阀杆总轴向力:轴向应力:、 (3-4-13）阀门最小截面面积螺纹公称直径和螺距,查表可知：因此：轴向应力、查表得：许用拉应力、许用压应力、设计合格。.4.3 阀杆扭应力计算扭应力: (3-4-14)关闭时阀杆螺纹摩擦力矩: (3-15）阀杆最小断面系数:螺纹摩擦半径,表4193:、因此:关闭时阀杆螺纹摩擦力矩扭应力 (3-4-16）由于：因此：合格合应力: （3-4-17)由于：因此:合格阀杆端部的强度计算剪应力: （-48）已知:启动时阀杆总轴向力:阀杆与填料摩擦力： （3-4-)阀杆铣扁

27、后截面宽度:（设计给定)阀杆铣扁处究竟面高度:（设计给定)因此:,设计合格。3.4 阀杆弯曲应力的校核弯曲应力的校核:弯曲应力： （3-4-20）已知：、因此:，设计合格。阀杆的稳定性计算3:阀杆计算长度： （3-42）密封面内径：因此：,取阀杆的柔度确认： (-4-22)阀杆的惯性半径(mm): (3-423），因此:无中间支承阀杆,因此：因此：此时状态为中细长小柔度压杆，需满足：为阀杆的压应力(pa): （3-4-24）中细长比压杆的稳定许用应力(Mpa)： (3-25）：依赖于材料性质的系数（Ma)，资料阀门设计手册第56页稳定安全系数:因此：,设计合格。3.5 闸板设计闸阀闸板种类规格

28、有许多种,根据闸板形状分为楔式闸阀、平行式闸阀。楔式闸阀的两个密封面与管道轴线成楔形形状，楔形角一般252或5。楔式闸阀常用构造是楔式单闸板闸阀、楔式双闸板闸阀。楔式单闸板闸阀构造简朴、安全性高、安装简朴以便,但对楔形角精度规定较高，维修困难,生产制造公司一般只能配做,不可以更换。常用材料:20钢。 图3.5 楔式单闸板.5.闸板材料阀盖与阀体互相连接,一般为法兰连接,也可以是和阀体为一整体，目的是保护阀体内部零件，避免被外部环境影响,减少阀门的密封性，平衡内外气压,因此阀盖的材料可以与阀体一致。故选用材料:2钢。3.5闸板厚度计算计算闸板厚度(m）: (3-)圆弧过渡处半径密封面平均半径（m

29、m)： （3-5-2）设计给定：、因此:查表得系数:计算压力：许用弯曲应力:查表4-附加余量:因此:实际厚度:取：3.6 中法兰设计法兰是工业、生产、建造中常常使用的重要零件。一般为圆形，也有其他形状，法兰盘四周有螺纹孔,用于两个法兰之间进行螺栓连接形成密封。法兰在使用中常受环境的影响，不同的设备连接,使用的法兰连接方式不同。不同的使用压力法兰的厚度也不同,用于法兰连接的螺栓型号也不同。3.1中法兰材料中法兰是位于阀门中部的法兰,用于连接阀盖与支架，支撑阀杆。法兰的设计计算很重要,由于需要承受的压力大,密封性等需要，其材料的选择要根据计算载荷来选择。已知：温度、材料ZG230、螺栓材料3钢3.

30、2中法兰计算常温时比值系数: （36-1）初加温比值系数: （-2）高温时比值系数: （363)计算载荷(N): 取比值系数、中的最大值常温时螺栓计算载荷（N)：取总用力、的最大值操作下总作用力（N）：最小预紧力(N）：33 中法兰垫片计算垫片处介质作用力(）: (-6-4)垫片平均直径（m）:计算压力(Mpa）:取垫片上的密封力（N）: （3-6-5）垫片的有效宽度（mm):查表-26,根据查得 垫片的宽度(m）:设计给定垫片系数（Mpa):查表4-73得垫片弹性力(N）: (6-6）系数：按固定法兰得关闭时阀杆总作用力(N）：必须预紧力（N): (36-7）密封面预紧比压(Mp)：查表4-

31、7得垫片形状系数：按圆形取介质工作温度():设计给定法兰材料线胀系数（)：根据查表21得3.6.螺栓设计计算螺栓计算长度（）：、中法兰温度（）: (3-6-8)螺栓温度(）: (3-6-9）螺栓总截面积（mm2)： (3-6-0)螺栓数量(个):设计给定单个螺栓截面积（m2）：根据的值，查表41得螺栓直径（mm):设计给定螺栓材料弹性模具(a):根据得值,查表4-1得 垫片面积（mm2）: (3-11）垫片材料弹性模具（Mp)：3.6. 弯曲应力计算许用弯曲应力（Mpa):查表4-33、-53得断面弯曲应力(Mp)： （36-1)力臂长度（m): (3-6-13） 螺栓孔中心圆直径（m)：设计

32、给定中法兰根部直径(m):设计给定断面系数(mm3）： (3-6-14)中法兰厚度(mm)：设计给定断面弯曲应力（Mpa）： （3-6-15)力臂长度(mm）： （3-616）计算内径(mm）：设计给定断面系数(m3): (36-） 常温时：、为合格。综上：设计合格。3.7 阀盖设计阀门里的阀盖与阀座相连，连接方式有多种，可以是焊接或法兰连接，也可以和阀座用同一种材料直接锻造而成。阀盖在阀门中重要是起一种支撑作用和保护作用,阀杆从阀盖中心孔穿过，与闸板形成密封副,可以对流体介质的运动进行控制。在阀杆与阀盖相连接的位置,也就是锥形面的位置,叫做下密封面，上密封面在阀杆上。阀盖支撑阀杆，阀杆才干与

33、阀门介质通道形成垂直,才干以便阀门对介质的全开与全关动作。阀盖上有螺纹孔,作用是进行密封或强度实验时排放空气，保证内外气压平衡。对闸阀一般采用带开口的蝶型阀盖。图6 阀盖3.阀盖材料阀盖与阀体通过法兰连接,保护阀体内部零件，平衡阀体内外压强,避免流体介质的泄漏。阀盖可以和阀体为一整体铸件,选用阀盖材料：G23-450.7 阀盖壁厚计算壁厚： （-1)计算压力:内半球半径：设计给定过渡半径：设计给定许用弯曲应力：查表4-3得形状系数：根据 值，查表3. 3:表3.7 形状系数K的值0.0.10.150.200.22024.2.001.65.1.31.251.100得附加余量：因此:实际厚度：由于

34、，因此设计合格。3.8 支架设计计算阀门支架作为支撑机构,在阀门中十分重要,在使用中常受启闭力的作用。阀门支架形状较为复杂,常为铸件。许多阀门中的支架常与阀杆直接接触,承受手轮等压力作用。如果阀门中的支架浮现断裂、歪斜等现象,会直接多阀杆导致影响，使的阀门无法正常工作。图3. T形加强筋支架构造3.1 支架材料由于支架承受了许多压力和扭力等,因此支架材料、型号规格的选用极为重要。支架材料拟定：ZG20403.8.2 弯曲应力计算-断面弯曲应力(Ma): （38-1)关闭时阀杆总轴向力（）: (38-2）框架两重心处距离（mm）: （83)框架内径距离(m):设计给定加强筋截面重心： (3-4）

35、加强筋截面高(mm)：加强筋截面长（mm）：加强筋截面宽（m）：加强筋截面厚(mm）:加强筋总高（mm）:-截面惯性矩（mm4）: （3-85)支架上端外径（mm）：支架上端内径（mm）：支架上端高度（mm）:-断面惯性矩(mm4)：(3-86）-断面断面系数（m）: -与-的断面系数相似-断面弯曲应力(Mp): (-87)-断面弯曲力矩(mm): (3-）-断面断面系数（m3)： （38-9)-断面拉应力（Mpa): -断面转矩引起的弯曲应力(Ma): （3-8-10）弯曲力矩(Mp):阀杆螺母台肩摩擦力矩(): (3-1)阀杆螺母台肩摩擦系数:查表-193阀杆螺母凸肩外半径（mm):阀杆螺

36、母凸肩内半径（):-断面合成应力(Ma)： （3-8-12)许用拉应力(Mpa):许用弯曲应力(Mpa)：计算得：、因此设计合格。3.9 阀杆螺母的设计阀杆螺母在阀杆与阀盖之间,是使阀杆可以有上升运动动作的重要零件。阀杆螺母的磨损，会使阀门密封性能下降,影响阀门的使用功能。阀杆是将手轮、电机等转矩转变成扭矩的机械零件，阀杆螺母直接承受着阀杆来的扭矩。阀杆螺母材料的选用要严谨，不能选择和阀杆的材料同样,配合公差也样互相配合，否则会导致咬死现象。.9.1阀杆螺母材料阀杆螺母材料的选用不仅需要强度、应力等合适,还要根据阀杆材料及手轮或电机的运作方式来选用。阀杆螺母材料选用参照资料1:铸铝青铜（ZCu

37、Al9Mn2）3.9.2 阀杆螺母挤应力计算与型号阀杆螺母螺纹表面的挤压应力计算： (3-1） ：常温时,阀杆最大轴向力（N）,取、中的较大值由于,因此取 螺纹总高度（mm）:螺纹螺距（mm）: 取阀杆螺母尺寸规格:、3.10 填料压盖设计图3 填料压盖3.10.1填料压盖材料填料压盖材料选用:2钢310. 填料压盖型号根据明杆闸阀阀杆直径选用填料压盖原则3:、3.11 锁紧螺栓设计锁紧螺栓是圆柱形的带有螺纹一种禁锢零件，它与相应规格的螺母配用。把两个的机械零件通过螺栓、垫片和螺母的互相配合进行的机械连接叫做螺栓连接。螺栓连接属于可拆卸连接，它能通过某些固有的机械工具将螺母从螺栓上旋下，把原本

38、紧密连接的机械零件拆分下来。锁紧螺栓也是有规格的，不同的公称压力、公称通径的机械零件需要通过不同型号规格的螺栓进行连接。31 锁紧螺栓材料公称压力、公称通径的铸钢闸阀的阀杆螺母的构造型式及尺寸见图锁紧螺母所示，锁紧螺母的材料选用35钢。3.112锁紧螺栓型号图3.0 锁紧螺栓设计给定:公称压力、阀杆直径锁紧螺栓选用规格:、3.12 手轮设计手轮通过外力产生力矩,经由阀杆将扭力矩转变成推力矩，控制阀杆的上升下降来保证闸阀闸板的启动闭合,手轮是闸阀的重要机械零件，也是动力输入机械机构,手轮的选用直接影响到阀门密封副的密封性能,因此阀门的规格型号也十分重要。图3.1 手轮3.12. 手轮材料手轮作为

39、闸阀启闭件动力来源，其材料的选择尤为重要,须具有一定的扭曲应力与强度。选用材料:球墨铸铁312.2 手轮型号手轮直径的拟定： (21）式中：阀杆上的最大扭矩(Nm)：取和的最大值关闭时阀杆总力矩：启动时阀杆总力矩(N.mm)：关闭时阀杆螺纹摩擦力矩（.m):启动时阀杆螺纹摩擦力矩(N.mm）：关闭时螺纹摩擦半径（mm):查表41启动时螺纹摩擦半径（m)：查表4-93手轮的圆周力(N):一般规定,因此：拟定手轮：、3.13 阀门流量系数流量系数（）是拟定阀门与否可以保证正常的流通量，可以正常使用的重要参照值，这对阀门十分重要,在特定的环境下对阀门的系数规定不同。阀门流量系数的拟定是通过阀门介质压

40、力、介质固定期间内所通过的介质流量来拟定的，越故事明阀门流体通过时失去的压力越大,阀门流通量越小。阀门流通系数通过计算和查表拟定，原则阀门流量系数的拟定可以直接根据公称尺寸、公称压力查表拟定。已知公称尺寸,公称压力查表4:表12 流量系数公称尺寸公称压力.6.54.0610.0值80394994949400462.8162.862.6282.8252.45.25.42425415636.336336.336.3366.3208651165151.151.64.得:总结闸阀的应用在生产生活中十分重要,是国内工业大力发展的重要机械产品，本次设计基本完毕闸阀的构造与工艺设计，达到设计规定。这次设计我

41、查阅许多有关资料，对以往所学的知识进行了系统性的复习，加深了专业知识的印象，在网上与机械有关的网友对阀门各个内容进行了研究与讨论，这对我能完毕本次的闸阀设计提供了基本。闸阀的设计需要严格紧密,各项数据必须通过严格的计算,例如密封副的设计,密封副是阀门的重要内容，密封副与否紧密是阀门与否合格的重要原则,如果密封不合格，导致介质泄漏，不仅会导致环境污染与经济损失,甚是会导致人身伤亡。这次设计对我来说是一次难得的考验，是一次特殊的经历。这次设计通过教师给定的设计原则,推荐资料以及自己上网所查资料，历时两个多月终于完毕。在设计的过程中巩固了机械制图、AD制图、机械制造加工等专业知识,增涨了专业知识的结

42、识,增强了自己的动手能力,其中也发现许许多多自身的问题，例如专业知识但是关,计算能力差,注意力难以集中档问题。通过设计弥补了我自身的局限性,虽然只是解决了某些小小的问题,但却让我意识到自身的许多缺陷,我看到了许多自己没有看到过东西,接触到了许多自己没有接触过事物，也让我明白了许多道理，懂得了知识与技术创新的重要性。我相信在将来的日子里我一定会解决这些问题,争取让自己走向完美。道谢大学四年已经接近尾声,即将在我提交最后一篇论文的时候结束，虽然即将迈步走向社会，正式面对社会,心中还是有着许许多多的不舍。这次毕业设计经历了许多坎坷,在我完毕设计的一刻，心中有一种如释负重的感觉,感触良多。一方面我要对

43、我的毕业设计指引教师郑才国教师表达感谢。在这次毕业设计的设计过程中，我的指引教师郑才国教师对我的鼓励和协助十分重要。设计论文从题目的选择到整体完毕，每一步都是在教师的悉心指引下完毕的,这里面倾注了教师大量的心血，她总在忙碌的工作中挤出时间来审核和修改我的论文，如果没有她的协助我的论文是不也许完毕的，在此我要对我的指引教师郑才国教师表达诚挚的感谢。 另一方面我要对陪伴了四年的教师、同窗、朋友表达感谢，谢谢你们为我提供了许多珍贵的意见,我会将你们的协助铭记于心。有了你们的陪伴我才有了一种充实快乐的四年大学生活,谢谢你们。最后感谢的是我的家人对我的支持与鼓励,由于有了你们我才干理解自己生活的意义，才

44、干明白自己应当承当什么样的担子。此致 敬礼参照文献1 中国原则出版社.中国机械工业原则汇编阀门卷.中国原则出版社，2 冯力耕、桑兆庚.通用阀门法兰和对焊连接钢制闸阀M.中国机械工业联合会,.3 陆培文.阀门设计计算手册(第二版）M.中国原则出版社，.4 杨源泉.阀门设计手册.机械工业出版社,5 陆培文.实用阀门设计手册（第二版）M.机械工业出版社,.6 吴宗泽.机械设计课程设计手册(第四版).高等教育出版社,.7 孙本绪、熊万武机械加工余量手册M.国防工业出版社,199.8 高能阀门集团有限公司法兰连接闸阀阐明书S高能阀门集团,.9 陈国顺.阀门承压件最小壁厚计算式的分析与应用R. 永嘉县科技开发服务中心,.10 杨恒、金成波阀门壳体最小壁厚尺寸规定规范M. 中国机械工业联合会，11 周光万、唐克岩、高红莲机械制造工艺学M.西安交通大学出版社,.12 刘品、陈军.机械精度设计与检测基本M.哈尔滨工业大学出版社，