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1、,成都理工大学工程技术学院明杆楔式单闸板闸阀设计,作者：邵雷指导老师：郑才国专业：机械工程及自动化,目录页,CONTENTS PAGE,一、设计背景二、设计任务三、阀门主体材料四、明杆楔式单闸板闸阀零件设计与计算,一、设计背景,我国闸阀的生产历史已经有了几十年发展，设计闸阀数量越来越多，闸阀的型号也变得越来越丰富。尽管如此，我国国内的闸阀技术与国际水平还是有一定的差距。 闸阀是流体控制元件，在流体管道系统中主要作用是管路介质的截断或接通、防止流体回流、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。 一般使用的闸阀有明杆闸阀、暗杆闸阀、直通式截止
2、阀、节流阀等。其中明杆闸阀又分有明杆楔式单闸板闸阀和明杆楔式双闸板闸阀。,闸阀,二、设计任务,设计课题： 明杆闸阀设计设计要求： 阀门是管道系统的重要组成部分，应该满足管道系统对阀门所提出安全性、可靠性的使用要求。设计内容： 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、手轮等。设计给定数据：,设计给定数据,平行手轮,支架,锁紧螺栓,阀盖,承压件,阀杆,填料函,中法兰,密封圈,闸板,明杆楔式单闸板闸阀,三、阀门主体材料,阀门主体与介质流体直接接触，所受腐蚀力最强，对材料的要求十分重要，确定了阀门主体材料后，可依据阀门主体材料对阀门其余零件选材进行参考。为了能让阀门安
3、全可靠，节约能源、保护环境以及在经济上的节约，阀门主体材料应当根据设计输入参数、使用条件和制造要求选定。,设计给定：公称压力,温度,参考资料34复印资料等，综合考虑后确定阀门阀体材料碳素铸钢WCB。,WCB材料力学性能,四、明杆单闸板闸板闸阀零件设计4.1 承压件设计4.2 密封副设计4.3 阀体与阀盖连接形式的确定4.4 阀杆设计4.5 闸板设计4.6 阀盖设计4.7 支架设计4.8 填料压盖设计4.9 锁紧螺栓设计4.10 手轮设计4.11 阀门的流量系数,4.1 承压件设计,闸阀承压件一般为铸造。承压件只有完全处于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
4、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时还受到密封副之间挤压力的作用。 材料：碳素铸钢（ZG230-450）,承压件,设计给定：介质的工作温度室温，取 介质公称压力（Mpa）：计算厚度(mm)：计算压力（Mpa）：计算内径(mm)：查表得：计算得：所以承压件最小壁厚为10mm。,4.2 密封副设计,密封副的密封性能是阀门是否能够正常工作的重要标准。 为了能够使密封性能提高，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。 闸阀的密封副设计都是对称的。因而，由于阀杆的作用力，在进口与出口密封上应形成相同的密封比压。但由于介质力的作用，使进口端密封副间的比
5、压减少而出口端比压增大，因而对于单面强制密封，阀杆的作用力只能保证出口断具有足够密封比压，而进口端是不能保证密封的。设计得：密封面材料：黄铜（ ） 楔半角,4.3 阀体与阀盖连接形式确定,阀盖主要是为阀体提供一个罩子，用于连接阀体，保护阀杆密封副，所以阀盖和阀体可以是一个整体，也可以分离。它必须经受住工作介质的压力和温度。也可以进行法兰连接。,法兰连接,4.4 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。 阀杆材料多为2Cr13。,阀杆稳定性示意图,阀杆头部,设计给定：阀杆直径
6、 填料层总高度介质作用于阀杆上的轴向力： 计算的出：关闭时阀杆总轴向力：开启时阀杆总轴向力：查阅资料： 、 、 、密封面处的介质作用力：密封面上密封力：阀杆径向截面上介质作用力：阀杆与填料摩力：计算得出： 、,轴向应力：查表得材料的许用拉压应力为： 、因为： 、所以设计合格。阀杆铣扁后截面宽度：阀杆铣扁处到底面高度：阀杆端部剪应力计算：材料： ，设计合格,4.5 闸板设计,闸阀闸板种类规格有许多种，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 或 。,闸阀闸板,闸板和阀体一样，直接承受着流体介质的冲刷力、腐蚀等物理化学性质，其材料必须具备一定的抗压
7、力、抗腐蚀性。故选用材料：20钢。 闸板厚度计算：,圆弧过渡处半径密封面平均半径（mm）：,已知：所以计算得：取：所以闸板最小宽度为15mm。,4.6 阀盖设计,阀盖与阀座之间法兰连接。阀盖支撑阀杆，阀杆才能与阀门介质通道形成垂直，才能方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。,阀盖,阀盖材料：ZG230-450阀盖壁厚：内半球半径：过渡半径：许用弯曲应力：计算：所以取：阀盖最小壁厚10mm。,4.7 支架设计,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，
8、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。如果阀门中的支架出现断裂、歪斜等现象，会直接多阀杆造成影响，使的阀门无法正常工作。,支架,支架材料确定：ZG230-450加强筋截面高（mm）：,加强筋截面长（mm）：,加强筋截面宽（mm）：,加强筋截面厚（mm）：加强筋总高（mm）：支架上端外径（mm）：支架上端内径（mm）：支架上端高度（mm）：计算弯曲应力、拉应力：故得：设计合格,4.8 填料压盖设计,填料压盖,填料压盖材料选用：20钢根据明杆闸阀阀杆直径选取填料压盖标准：,4.9 锁紧螺栓,公称压力 、 公称通径的铸钢闸阀的阀杆螺母的结构型式及尺寸见图锁紧螺母所示，锁紧螺
9、母的材料选用35钢。锁紧螺栓选用规格：,4.10 手轮设计,手轮设计,手轮作为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 手轮直径的确定：,确定首轮型号：,4.11 阀门流量系数,流量系数（ ）是确定阀门是否能够保证正常的流通量，能够正常使用的重要参考值 阀门流量系数的确定是通过阀门介质压力、介质固定时间内所通过的介质流量来确定的，越小说明阀门流体通过时失去的压力越大，阀门流通量越小。标准阀门流量系数的确定可以直接根据公称尺寸、公称压力查表确定。,得：,结论,阀门是我国工业生产的重要机械设备，阀门的设计技术直接影响着我国的大部分经济基础，一个好的阀门甚至能够改变人类的生活，实现一些人工不可能完成的工作，降低了劳动强度，改善了劳动环境，提高了生产效率。 阀门设计研究对人来说意思十分重大，我们应当加大阀门的设计研究。,结束语,这次设计，我的同学和老师付出了许多，如果没有他们的帮助我一定完成不了这篇设计论文。在此我向各位帮助过我的同学、老师表示感谢！,谢谢指导！,明杆楔式单闸板闸阀：,
