闸阀截止阀球阀扭矩计算.pdf

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1、闸阀截止阀操作转矩计算法(热工所/罗托克经验公式)此计算方法，比“三化”使用计算方法要简便得多，计算结果接近实际转矩，已由对电厂实测结果证实。此计算方法主要由以下儿个部分组成：1、计算介质压力对阀门闸板或阀芯施加推力乘阀门系数，即：P1=F XPXK式中：F二阀门通径面积(cm2)；P二介质工作压力(kg/cm2)；K二阀门系数，视介质种类、温度及阀门行驶而定。阀门通径面积表通径面积通径面积通径面积通径面积(mm)6(cm2)0.283(mm)65(cm2)(mm)(cm2)706.85(mm)1000(cm2)7853.98233.183300880.5038050.265350962.11

2、11009503.3183100.78510078.5404001256.6120011309.31837151.767125122.714501596.4130013273.228820311963.43.141150176.71500140015393.804525952827.44.909175240.52600150017671.458833328.042200314.1570093848.4515026.5160020106.1924012.566225397.60800180025446.900850486361.719.635250490.87900200031415.92642

3、5阀门系数表阀门类别液体气体400 C以400 C以下平行板式闸阀刚性楔式闸阀上540 C以540 C以下上0.250.351.151.50.30.41.151.50.350.451.151.50.450.51.151.550mm以上截止阀50mm以下截止阀喑杆闸阀和水闸阀在闸阀基础上乘以1.252、计算填料摩擦推力和转矩，以及阀杆活塞效应所产生推力总和P2。压紧填料压盖，会给明杆闸阀阀杆增加摩擦力，给旋转杆阀门阀杆增 加转矩。管道压力作用于阀杆（通过填料压盖处）截面积上，为开启阀门趋 势。当道压力在64kgf/cm2以上时介质对明杆闸阀阀杆推力是很大，即所谓活塞效应。故当介质压力64kgf/

4、cm2时，对于明杆闸阀应予考虑。而对截止阀，其阀杆面积已包括在阀芯面积中，所以活塞效应可忽略。对 于暗杆阀，以上3项均应计算。填料摩擦推力和转矩以及阀杆活塞效应表明杆升降式填料摩擦推力明杆升降式阀杆活塞效应阀杆直径推力25mm以下25 50mm50mm以上500Kgf680KgfllOOKgf管道压力在64kgf/cm2以上时，介质对阀杆推力二管道压力X阀杆通过填料处截面积旋转杆式填料摩擦转摩擦转矩二摩擦推力X阀杆通过填料处半径矩3、计算阀门阀杆总推力(Kgf),即SP=P1+P2,再将此推力乘以下表 中阀杆系数，获得阀门操作转矩Kgf.M梯形螺纹阀杆系数(kgf.m/kgf)表位：mm)(阀

5、杆尺寸二直径X螺距，单阀杆尺寸阀杆系数阀杆尺寸阀杆系数阀杆尺寸阀杆系数阀杆尺寸阀杆系数10X312X314X316X316X40.0011128X50.0012530X60.0014032X60.0015434X60.0016736X60.0018138X60.0026648X80.0029450X80.0030852X80.0032355X80.0033760X80.0035165X80.0044990X120.0046495X120.008040.008400.00478100X120.008760.00500110X120.009480.00536120X120.010720.00598

6、注：对于內螺纹阀 杆18X420X422X524X526X50.0019540X60.0022342X60.0023844X80.0025246X80.0036670X100.0038075X100.0042080X100.0043585X120.00634系数要乘以1.5；对0.00670于水闸阀阀 杆系数0.00706要乘以0.007681.25；并确保估算 推力最小为阀门重 量三倍。采用此方法计算，应知道以下参数，即：阀门前后压差(最小用2.5kgf/cm2,如果管道压力高，则釆用管道压力)，阀门形式、介质种类、阀杆直径及螺距。现以下列示例来说明计算方法及步骤。有一明杆楔式闸 阀，公称直

7、径为100mm,管道压力为40kgf7cm2，阀杆为Tr28*5mm,介 质为520C蒸汽，求阀门操作转矩。1由表1査得阀门通道面积:78.540cm2；2.取压差，阀门工作恶劣情况是在管道压力下开启，故，压差：40kgf/cm2;3.由表2查得阀门系数：0.45；4.净推力为:P1=FXPXK=(1)X(2)(X3)=78.540X40X0.45=1413.72 kgf;5.由表3査得摩擦推力P2：680kgf；6.如管道压力为64 kgf/cm2以上，应加入介质对阀杆推力，即活塞效 应，因此例管道压力为40 kgf/cm2,故不加。7.总推力SP=P1+P2=(4)+(5)=1413.72

8、+680=2093.72kgf；8.由表4查得阀杆系数：0.00266；9.阀门操作转矩二工P*阀杆系数=（7）*（8）=2093.72*0.00266=5.57kgf.m；10.换算成N.m,因lkgf.m=10N.m,所以5.57kgf.m=55.7N.m,圆整后 为60N.mo附闸阀密封面上总作用力及计算比压公式密封面上总作用力=密封面处介质作用力+密封面上密封力密封面处介质作用力=0.785X（密封面内径+密封面宽度）X公称压 力PN值1/10密封面上密封力=3.14X（密封面内径+密封面宽度）X密封面宽度 X密封面必须比压密封面必须比压（查表实用阀门设计手册笫三版表3-21）密封面计

9、算比压=密封面上总作用力/3.14X（密封面内径+密封面宽度）X密封面宽度密封面许用比压（查表实用阀门设计手册笫三版表3-22）浮动球阀总转矩计算浮动球阀中，所有载荷由介质出口阀座密封圈承受，总转矩由下式计必=必二+#r+MJ式中：姙：球体在阀座中摩擦力矩妇込+DMJ.pRm+cs0）叶呗）32cos 0式中：于：球体及阀座摩擦系数对聚四氟乙烯：&0.05对增强聚四氟乙烯：F0.080.15对尼龙：F0.10.15其它符号：同前船：填料及阀杆摩擦力矩 对聚四氟乙烯成型填料:Mvv=0.6/P（N式中：f:阀杆及填料摩擦系数。f=0.05h:单圈填料及阀杆接触高度（mm）Z：填设计给定么：阀杆直

10、径（mm）设计给定Pt计设计给定设计算压对橡胶0型图:0:密封面法向式中：Z：0型圈个数，设计给定：橡氏：0型圈设计给定必j：o4式中：于:摩擦系数取按材料同前面规定选2：台肩外径或止推垫外径.设计给定固定球阀总转矩计算选二者中小者（mm）在固定球阀中，球体受到作用力完全传递到支撑轴承上，对进口密封固定球阀，其总转矩计算：Mp=MQZ+Mpp+A/、式中:姙:球体在阀座中摩擦力矩MQZMMQZI+MQN式中：JQ：由阀座对球体予紧力产生摩擦力矩MQZI=+（2肿一久N，）（1+COS0）伽/（N mm）4式中：0：最小予紧比压（MPa）取：张=0但不应小于2 MPa其它符号选取见前面规定鬆:由

11、介质工作压力产生摩擦力矩MQN(N 兀P寸R(D)一05(O5qn/)(l+mm)cos0)8cos0船：填料及阀杆摩擦力矩（Nmm）见浮动球阀计算脛c:轴承中摩擦力矩必冼=叫2（N nun）式中：:轴承摩擦系数对塑料制滑动轴承忑按产选取对滚动轴承=0.002血：球体轴颈直径（mm）设计给定,对滚动轴承，血二轴承中$：介质作用球体轴颈上总作用力Q7J=兀如（N）8姙:阀杆台肩膀及止推垫间摩擦力矩（此项仅用上阀杆及球体分开时结构，对整体必I二0）Mw=./（DT+卜尸P（N mm）64、球阀密封设计比压计算 对浮动球阀：什（DM、+DMN）Pq-4（MW _MN）式中：%：阀座密封面外径（mm）

12、设计给定氐：阀座密封面内径（mm）设计给定P:介质工作压力（MPa）对进口密封固定球阀_ P（琳-0.6DJ-0.4兀“Jq-SRh cos（p式中：加进口密封座导向外径（mm）设计给定R：球体半径（mm）设计给定ht密封面接触宽度在水平方向投影（mm）hH式中厶，厶：球体中心至密封面距离（mm）另一种转矩计算方法固定球阀（阀前阀座密封）扭矩计算总扭矩M：M=Ma+Mt+Mu+Mc（Nmm）式中底一球体及阀座密封圈间摩擦扭矩（Nmm）；Mt-阀杆及填料间摩擦扭矩（Nmm）；礼一阀杆台肩及止推垫摩擦扭矩（Nmm）；此一轴承摩擦扭矩（N mm）；（1）比计算M=QR（1+cos 4）ut/2cos

13、 4:Q-固定球阀密封力（N）,Q=（QMJ-QJ）+2Q1-Q2；QQ-流体静压力在阀座密封面上引起作用力（p（dr-D：:）di浮动支座外径（mm）；必一浮动支座内径，近似等于阀座密封圈内径（mm）；P流体压力（MPa）；,Q,QMJMJ-开,Qj=兀Pj/4;Qj流体静压力在阀座密封面余隙中作用力（P（D22-Dr）/4;Pj余隙中平均压力，当余隙中压力呈线性分布时，可近似地取Pj=P/2(N);D：阀座密封圈外径(mm)；QL预紧密封力(N),Qt=n qmP.(D22-DI2)/4；q预紧所必需最小比压2二0.IP(MPa),并应保证q*N2MPa,弹性元件应根据Q值大小进行设计；Q

14、2-阀座滑动摩擦力(N)；Q：=n di(0.33+0.92 P odoP)do-阀座0型圈横截面直径(mm)；Uo橡胶对金属摩擦系数,u 0=0.30.4；有润滑时,11。二0.15；R球体半径(mm)；e-密封面对中心斜角C);X球体及密封圈之间摩擦系数，F-4：4 二0.05；填充F-4：二0.050.08；尼龙：=0.15；填充尼龙：=0.320.37；Mt=Mtx+(2)皿计算Mtl-V型填料及圆形片状填料摩擦转矩Mti=0.6兀Ut Zhd/P(N.mm)Z填料个数；h-单个填料高度；4-阀杆直径(mm)；Mt-0型圈摩擦转矩Mt2=0 5口dT2(0.33+0.92 P odo

15、P)(N.mm):d。一阀杆0型圈横截面直径(mm)；(3)计算乩二兀叭(DT+dT)3P)/64(N.mm)DT止推垫外径(mm);(4)匾计算Mc=Ji UcdTdi2P/8(N.mm)Uc轴承及阀杆之间摩擦系数，复合轴承：n t=0.050.1；浮动球阀扭矩计算总扭矩M(Nmm)为:M=X+Mt+Mu式中 比一球体及阀座密封圈间摩擦扭矩(Nmm)；皿一阀杆及填料间摩擦扭矩(Nmm)；曲一阀杆台肩及止推垫摩擦扭矩(Nmm)；(1)血计算M=QR(1+cos少)ut/2cos 4):Q-浮动球阀密封力(N)；Q=Qxj+QiQ灯一流体静压力在阀座密封面上引起作用力(N)Q灯二Ji(Di+DP

16、/16Di阀座密封面内径(mm)；D：阀座密封面外径(mm)；P流体压力(MPa)；Q】一预紧密封力(N)；Qx=2 6卩幻/(DX+D2)(tgb-2ut)(N)；少一密封面对中心斜角)；i阀座预压紧压缩量(mm)；E阀座材料弹性模量(MPa),F-4：E=470800 MPa；尼龙:E=1500 MPa；Fj阀座横截面积(mm)；一球体及密封圈之间摩擦系数，F-4：Pt=0.05；填充F-4：二0.050.08尼龙：Mt=0.15；填充尼龙：u产0.320.37；R球体半径(mm)；e-密封面对中心斜角C);(2)比计算Mt=Mti+Mt2血一V型填料及圆形片状填料摩擦转矩Mtl=0.6 n ZhdfP/2(N.mm)Z填料个数；击一阀杆直径(mm)；h一单个填料高度；Mt-0型圈摩擦转矩Mt2=0.6n d：2(0.33+0.92 U od oi P)/2d oi阀杆0型圈横截面直径(mm)；(5)M3十算扎二Ji (Dr+dF)3P/64(N.mm):(N.mm)Df-止推垫外径(mm)；球阀密封设计比压计算q设计比压；q=4Q/n(DLD)必须保证qFq q(MPa)qxr-密封必需比压；查实用阀门设计手册第3版表3-21。q密封许用比压；查实用阀门设计手册第3版表3-22o