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200Z41W25P閥門設(shè)計(jì)
[摘要] 閘閥的使用在現(xiàn)代化生產(chǎn)中十分重要，其身影在人類的生產(chǎn)生活中隨處可見。閘閥的研究能夠帶動(dòng)人類經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，在各類生產(chǎn)系統(tǒng)中極大的提高經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約能源。
如何正確設(shè)計(jì)和選用閘閥是實(shí)現(xiàn)閘閥的密封性能、調(diào)節(jié)性能、實(shí)用性能、安全性能和流通性能的關(guān)鍵所在。在本次設(shè)計(jì)中，主要對閥體、閥板、密封面等進(jìn)行了了解與設(shè)計(jì)，通過對介質(zhì)溫度、壓力、腐蝕性等因素的考慮，對閥門的通用專用零件進(jìn)行了計(jì)算與設(shè)計(jì)。最后對閥門的精度要求，制造、驗(yàn)收與裝配進(jìn)行了認(rèn)識(shí)與了解，讓閥門整體能夠發(fā)揮出最完美的效果。
[關(guān)鍵詞] 閘閥；閥體；密封面
I
200Z41w25p Valve Design
[Abstract] The use of gate valves is very important in modern production, and its figure is ubiquitous in human production and life.
The research of gate valve can promote human economic production, greatly improve economic efficiency and save energy in all kinds of production systems. How to design and select gate valve correctly is the key to realize the sealing performance, adjusting performance, practical energy, safety performance and circulation performance of gate valve. In this design, mainly on the valve body, valve plate, dense cover and so on to understand and design, through the media temperature, pressure, corrosion and other factors, the valve of the general special parts are calculated and designed. Finally, the accuracy of the valve requirements, manufacturing, acceptance and assembly of the understanding and understanding, so that the valve as a whole can play the most perfect results
[Keywords] Gate valve；Valve Body；Sealing face
目 錄
1 前言……………………………………………………………………………………………………………1
2 選題背景……………………………………………………………………………………………………2
2.1研究目的與意義…………………………………………………………………………………………………2
2.2國內(nèi)外閘閥的差距…………………………………………………………………………………………… 2
3 方案論證………………………………………………………………………………………………………4
3.1閘閥的工作原理………………………………………………………………………………………………4
3.2閘閥的結(jié)構(gòu)介紹……………………………………………………………………………………4
4過程論述………………………………………………………………………………………………………5
4.1零部件設(shè)計(jì)
4.1.1閥體設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………………………5
4.1.2密封副設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………………………6
4.1.3閘板設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………………………………9
4.1.4閥桿設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………………………10
4.1.5中法蘭設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………………………13
4.1.6其余零部件選用………………………………………………………………………………………18
4.2閥門精度要求，制造、驗(yàn)收與裝配的技術(shù)條件…………………………………………………26
4.2.1閥門精度要求………………………………………………………………………………………26
4.2.2制造、驗(yàn)收與裝配的技術(shù)條件………………………………………………………………27
5 結(jié)果分析…………………………………………………………………………………………………………29
設(shè)計(jì)歸納…………………………………………………………………………………………………29
6 總結(jié)………………………………………………………………………………………………………………30
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………………………………31
致謝…………………………………………………………………………………………………………………32
III
200Z41W25P閥門設(shè)計(jì)
1、前言
在現(xiàn)在生活中閥門到處可見，閘閥是運(yùn)用最廣泛的一種。閘閥是指閘板通道軸線上下移動(dòng)，從而讓閥門開啟或關(guān)閉。閥門主要阻礙介質(zhì)的流動(dòng)，即全開或全閉使用。閘閥運(yùn)用范圍很廣，并可以用于各種不同介質(zhì)。閘閥一般不用于傳送不易移動(dòng)的介質(zhì)管道中。閘閥具有如下優(yōu)點(diǎn):①流體阻力比較小，安全可靠;②工作所需要的力矩小:③可以使介質(zhì)多向流通，也就是說不限制介質(zhì)的流向:④全開時(shí)，閘閥收到介質(zhì)的沖壓更小;⑤形體比較簡單，易于鑄造和加工;⑥結(jié)構(gòu)長度比較小。
由于閘閥具有許多優(yōu)點(diǎn)，因此使用范圍很廣。通常公稱尺寸DN≥50mm的管路，選用閘閥阻止物質(zhì)流動(dòng)，有些小口徑的也選用閘閥。
閘閥也有一些缺點(diǎn)，主要體現(xiàn)在是:①它所需要的空間較大。②在啟、閉過程中，密封面間有相對摩擦，磨損較大，容易引起擦傷現(xiàn)象。③閘閥通常有兩個(gè)密封副，這種設(shè)計(jì)會(huì)給加工維修制造一些苦難。④開啟、關(guān)閉時(shí)間長。
閘閥有許多不同的結(jié)構(gòu)，他們的不同主要在于的密封元件結(jié)構(gòu)形式不同。根據(jù)密封元件的結(jié)構(gòu)。我們通常把他們分為平行式閘閥和楔式閘閥。再依據(jù)閥桿的結(jié)構(gòu)形式的不同，我們又把閘閥還分為明桿閘閥和暗桿閘閥。
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2選題背景
2.1研究目的與意義
隨著科技的發(fā)展，閥門在各個(gè)行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，大到國防、航天等新技術(shù)領(lǐng)域，小到城市和工業(yè)的排水、供熱和供氣都離不開閥門，閥門成為了我們現(xiàn)在生活不可或缺的重要機(jī)械產(chǎn)品。
我國雖然現(xiàn)在閥門行業(yè)發(fā)展速度快，但好多產(chǎn)品還屬于低檔產(chǎn)品，國家閥門生產(chǎn)技術(shù)含量還不搞，大部分關(guān)鍵閥門還依賴進(jìn)口，核心技術(shù)的的不許使我們國家的閥門技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后去其他國家，有人認(rèn)為我國家閥門技術(shù)落后于其他國家很多，因此這需要我們投入更大的努力去研究更多適用的閥門，提高我國閥門技術(shù)，讓我們國家的閥門也能達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平，提高我國科技實(shí)力，為中華名族的偉大復(fù)興貢獻(xiàn)自己的一份力量。
2.2國內(nèi)外閘閥的差距
由于我國閥門起步較晚，相比較發(fā)達(dá)國家差距還比較明顯，現(xiàn)在行業(yè)發(fā)展水平低，技術(shù)含量不足，閥門產(chǎn)品大多為抵擋產(chǎn)品，很多重要閥門還依賴于進(jìn)口，而且我們國內(nèi)自動(dòng)化水平遠(yuǎn)不如外國先進(jìn)，在閥門行業(yè)需要投入更多精力。具體差距我總結(jié)了一下幾點(diǎn)差距：
在我看來之所以我們國家閥門生產(chǎn)水平落后于發(fā)達(dá)國家，主要存在以下四點(diǎn)差距：一是技術(shù)不足創(chuàng)新能力上的差距;二是產(chǎn)品成產(chǎn)制造工藝的差距;三是質(zhì)量公司管理層次的差距;四是自動(dòng)化生產(chǎn)線上的差距。我們需要認(rèn)識(shí)到自己的不足之處，加以吸取外國知識(shí)，改進(jìn)提高我國閥門的生產(chǎn)水平，讓我們國家閥門行業(yè)進(jìn)入世界領(lǐng)先行業(yè)。
技術(shù)和創(chuàng)新能力的是我們國家閥門生產(chǎn)的絆腳石，雖然國內(nèi)有許多研發(fā)中心，但受限于條件的影響，沒有好的設(shè)施及資金，讓研發(fā)與技術(shù)落后于其他國家。所以我們需要投入更多的精力與時(shí)間去研發(fā)屬于自己的東西而不是依靠國外不思進(jìn)取。
目前國內(nèi)閥門水平還是落后去發(fā)達(dá)國家，許多國內(nèi)閥門企業(yè)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)卻很少再做創(chuàng)新，止步不前。當(dāng)海外客戶參觀中國重工業(yè)發(fā)展的的時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多只是在原有的基礎(chǔ)上稍加改變難以達(dá)到更完美的效果。同時(shí)我們現(xiàn)在的加工工藝也較落后，盡管有現(xiàn)代化的設(shè)備，卻不能做出更完美的產(chǎn)品。而且絕大數(shù)企業(yè)設(shè)備落后。
我們和國外的經(jīng)營觀念有很大不同，國外會(huì)更加投入產(chǎn)品的研發(fā)更新，而我們想的卻是搞基建，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，增加設(shè)備，擴(kuò)大生產(chǎn)收益，卻忽略了新產(chǎn)品的研發(fā)，在閥門市場上投入了大量的時(shí)間精力。僅僅只能開生產(chǎn)出低檔產(chǎn)品，提高不了國內(nèi)閥門生產(chǎn)的能力。
我們國家的閥門產(chǎn)業(yè)體系存在一定的問題，我們自主研發(fā)的能力薄弱，創(chuàng)新能力不足，大部分企業(yè)在研發(fā)、科技上的投入較少，目前整個(gè)行業(yè)的投入，不足以支撐我們閥門行業(yè)去科研去開發(fā)高端產(chǎn)品。
3結(jié)構(gòu)方案論證
3.1 200z41w25p閥門的工作原理
A開啟過程
1.在關(guān)閉位置，閥桿對閥體進(jìn)行作用，緊壓在閥座上。
2.轉(zhuǎn)動(dòng)手輪的同時(shí)，閥桿也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，使球體脫離閥座。
3.閥桿繼續(xù)提升，與導(dǎo)銷相互作用，使閘板開始移動(dòng)。
4.發(fā)到全開位置，閥桿上升到最高位置，閥板也上升到它的最高位置。
B關(guān)閉過程
1.關(guān)閉時(shí)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪，閥桿開始下降并使閘板沿著擋板移動(dòng)到閥座位置。
2.旋轉(zhuǎn)手輪，由于銷的作用，閥桿和閘板同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)90°。
3.手輪轉(zhuǎn)動(dòng)的最后幾圈，閥桿底部的角形平面機(jī)械地楔向壓迫閘體，使其緊密地壓在閥座上，達(dá)到完全密封。
3.2結(jié)構(gòu)介紹
通過轉(zhuǎn)動(dòng)手輪帶動(dòng)閥桿螺母的旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)閥桿的上下移動(dòng)，帶動(dòng)閘板的移動(dòng)而開啟和關(guān)閉通道。閘閥開啟時(shí)，閥桿伸出，可以直接了解閘閥的開關(guān)，閘桿的螺紋不與介質(zhì)接觸，防止腐蝕，同時(shí)可以達(dá)到潤滑的效果。因此閘閥適用于腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)中。缺點(diǎn)是螺紋外漏，容易粘上灰塵，會(huì)導(dǎo)致螺紋磨損，因此需要安裝在室內(nèi)。盡管如此，應(yīng)用還是較為廣泛。
圖1 明桿楔式單閘板閘閥
4過程論述
4、1閥門零部件設(shè)計(jì)
4.1.1閥體設(shè)計(jì)
閥門中閥體和閥蓋需要承受介質(zhì)的壓力，所以閥門的設(shè)計(jì)一定要滿足標(biāo)準(zhǔn)，而后用強(qiáng)度理論的計(jì)算方法去校驗(yàn)。一個(gè)閥體往往存在幾種形狀，哪怕相同形狀，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都存在差異，正常來說一個(gè)閥體需要滿足他的形狀和尺寸，要一部分一部分的進(jìn)行計(jì)算，但并不要這樣計(jì)算。因?yàn)榉珠_計(jì)算比較復(fù)雜，并且在一個(gè)閥體中，不會(huì)出現(xiàn)多種壁厚只需要選用最小的壁厚來進(jìn)行計(jì)算。
1、 閥體材料
已知：已知：公稱壓力，溫度，介質(zhì)流體為硝酸類
故選用1Cr18Ni9Ti
二、閥體壁厚
設(shè)計(jì)給定： （1）公稱通徑：DN=200mm；
（2）公稱壓力：PN=2.5MPa；
（3）適用溫度：20℃;（4）適用介質(zhì)：硝酸類；
（5）結(jié)構(gòu)尺寸要求：長度L=400mm；全開高度H<3000mm。
參考資料：《實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊》p1102頁，（表5-74）閥體壁厚計(jì)算公式
計(jì)算厚度mm ： ①
計(jì)算壓力（Mpa）：p=2.5Mpa
計(jì)算內(nèi)徑（mm）：DN=200mm
許用壓力：查表3-3 =92
附加余量:C=5
計(jì)算得=7.39mm
實(shí)際厚度≥ 所以=10mm
4.1.2 密封副設(shè)計(jì)
閥門需要具備可靠的密封性，不然會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)的泄漏以及環(huán)境的污染降低工作效率。
閥門的密封副指的是啟閉件與閥座相互接觸進(jìn)行關(guān)閉的部分，密封面在進(jìn)行密封過程中容易受到磨損，密封性隨著使用次數(shù)增加而減低。。
閘閥的密封副是對稱的，可以通過閥桿的小作用在進(jìn)口和出口上形成相同的密封。所以，對于一般工業(yè)要求，單面強(qiáng)制密封足夠滿足，但高壓系統(tǒng)則難以滿足。選材是非常重要的需要滿足介質(zhì)的強(qiáng)度的同時(shí)，還需要抵抗介質(zhì)的腐蝕。
一、密封副材料
已知公稱壓力、溫度、介質(zhì)流體為硝酸類
設(shè)計(jì)給定=12mm 密封面直徑=206mm
密封面材料：不銹鋼14Cr17Ni2 材料硬度200--300HB 密封面間無滑動(dòng)
二、密封副的總作用力和比壓的計(jì)算
密封面比壓的滿足條件：
式中：：密封面上的必須比壓 《閥門設(shè)計(jì)入門與精通》 查資料表3-13
得
：密封面的許用比壓
查資料 得
：實(shí)際比壓（MPa）
②
式中：：實(shí)際密封面比壓
：閥座密封面內(nèi)徑，設(shè)計(jì)給定，d=200（mm）
：密封面寬度， 設(shè)計(jì)給定 ，=12（mm）
（1）密封面比壓計(jì)算公式
③式中：
閥座密封面內(nèi)徑d=206 mm；
閥座密封面寬度bm=12 mm；
（2）出口端閥座密封面上的總作用力：
式中：作用在出口密封面上的介質(zhì)靜壓力：
=93265.85 N； ④
密封面上達(dá)到必需比壓時(shí)的作用力：
= 213570.24N；
代入得：=1146228 N；
代入④得：q= 139 Mpa；
查表得：密封面必需比壓= 40Mpa；
密封面許用比壓= 150Mpa；
則得：
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