輕型小口徑高壓氣動閥的設計【含cad圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設計論文】

1、<p><b>　　XXXX大學</b></p><p>　　畢 業(yè) 設 計 說 明 書</p><p>　　設計1：1459919609 2：1969043202 </p><p>　　學 院： </p><p>　　專 業(yè)：

2、 </p><p>　　題 目： 輕型小口徑高壓氣動閥設計 </p><p>　　指導教師： 職稱: </p><p>　　職稱: </p><p>　　20**年**月**日</p><

3、;p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言 3</p><p>　　1 概述 4</p><p>　　1.1 閥門簡介 4&l

4、t;/p><p>　　1.2 問題的提出 5</p><p>　　1.3 解決方案 6</p><p>　　1.4 閥門的基本性能 8<

5、/p><p>　　2 技術指標和結構設計特點 9</p><p>　　2.1主要技術指標 9</p><p>　　2.2 組成、工作原理和設計特點 10</p><p>　　2.3 閥體組成部分

6、 10</p><p>　　2.4 運用介質 11</p><p>　　3 閥門的設計和計算 11</p><p>　　3.1 設計程度

7、 11</p><p>　　3.2閥體的設計和計算 12</p><p>　　3.3 密封面上、環(huán)上總作用及計算壓比 14</p><p>　　3.4閥桿強度計算

8、 15</p><p>　　3.5 頭部強度校核 21</p><p>　　3.6 閥桿穩(wěn)定性計算 22</p><p>　　3.7閘板厚度計算

9、 23</p><p>　　3.8閥蓋強度計算 24</p><p>　　3.9 填料箱計算 26</p><p>　　4 氣動裝置的設計計算 28</p&

10、gt;<p>　　4.1確定閥門材料 28</p><p>　　4.2 活塞推力和拉力計算 28</p><p>　　4.3 用O型密封圈密封時的摩擦力計算 29</p><p>

11、　　4.4 壁厚計算 30</p><p>　　4.5 缸筒變形和活塞桿直徑計算 31</p><p>　　4.6 活塞桿強度計算和缸底厚度計算 32</p><p>　　4.7 缸體螺紋連接計

12、算 33</p><p>　　5 材料的選擇 35</p><p>　　6 結論 38</p><p>　　7 謝辭

13、 39</p><p>　　8 參考文獻 40 </p><p><b>　　前言</b></p><p>　　輕型小口徑高壓氣動閥是在高壓油氣井采氣井口截斷，高壓油氣井試油試氣及壓裂快速排液等場所廣泛的使

14、用。由于它可以實現(xiàn)遠程控制，因而可大大提高高壓生產(chǎn)和施工場所的安全性。在設計中綜合了以往高壓閥的結構特點，并增加了氣動裝置，以滿足遠程控制的目的，在內(nèi)容中，簡單介紹了高壓氣動閥的技術指標和結構特點，并詳細設計和計算閥門和氣動裝置，以滿足了高壓使用的性能。</p><p>　　此高壓氣動閥的另一大特點是在減小其體積，減輕其質量上下了很大工夫，使此高壓氣動閥的搬運性、安裝性和安全性都得到了大大的提高，從而為油田的提供

15、了很大的方便。</p><p>　　關鍵詞： 閥門 、 高壓 、小口徑、 氣動、 設計</p><p>　　充值后就可以下載此設計說明書。全套資料包含有相應的word說明書和CAD圖紙。需要壓縮包的朋友聯(lián)系QQ客服1：1459919609或QQ客服2：1969043202。需要其他設計題目直接聯(lián)系?。?！</p><p><b>　　1.概述</b&

16、gt;</p><p><b>　　1.1閥門簡介 </b></p><p>　　閥門在國民經(jīng)濟各個部門中都有著廣泛的應用，在石油、天然氣、煤炭和礦石的開采、提煉加工和管道輸出系統(tǒng)中，在化工產(chǎn)品、醫(yī)藥、水電、核電等生產(chǎn)系統(tǒng)中，閥門都起著舉足輕重的作用。此外，在國防生產(chǎn)系統(tǒng)中和航天等技術領域里也使用各種性能的閥門。</p><p>　　因此，閥門

17、是我國實現(xiàn)四個現(xiàn)代化不可缺少的重要機械產(chǎn)品，它與生產(chǎn)建設、國防建設和人民生活都有著密切的聯(lián)系。</p><p>　　閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有導流、截流，調(diào)節(jié)防止倒流、分流或溢流卸壓等功能 。</p><p>　　閥門安裝在各種管路系統(tǒng)中用于控制流體的壓力，流向和流量，由于流體的壓力、流量、溫度、和物理化學性質的不同，對流體系統(tǒng)的控制要求和使用要求也不同，所以，閥們的種類和品種規(guī)

18、格非常多，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國的閥門產(chǎn)品種類已經(jīng)達到三千多個型號，近三萬個規(guī)格，隨著新的工藝流程和控制要求的的出現(xiàn)，隨著現(xiàn)代閥門的技術參數(shù)和技術性能的高水平發(fā)展需要，隨著生產(chǎn)過程日益自動化發(fā)展的需要，將會不斷提出對閥門新品種的發(fā)展需求。</p><p>　　為了實現(xiàn)對流體的控制，閥門一般具備以下性能：</p><p>　　1）具有良好的抗腐蝕能力</p><p>　　

19、2）具有良好的密封性</p><p>　　3）防暴防火、可靠耐用</p><p><b>　　4）強度性能</b></p><p><b>　　5）調(diào)節(jié)性能</b></p><p><b>　　6）動作性能</b></p><p><b>　　

20、7）流通性能</b></p><p>　　對大部分閥門來說，密封性能是首要問題，由于密封性能差或密封壽命短而產(chǎn)生流體的外漏或內(nèi)漏，會造成環(huán)境污染和經(jīng)濟損失，甚至造成人身死亡，對于高中壓氣動閥門和安全閥，閥門的安全可靠性也是非常重要的，強度不夠或動作不可靠，將會造成本體或系統(tǒng)的破壞，而導致人身傷亡。因此，閥門的流通性能（流阻系數(shù)、流量系數(shù)）已經(jīng)得到越來越多人的注意，成為閥門設計者必須重視的問題。<

21、/p><p>　　閥門的機構雖然千差萬別，但基本上都是有驅動裝置（自動閥類無）、運動機構、關閉件（或調(diào)節(jié)元件）、密封件、緊固件和殼體組成。由于其主要零件與流體直接接觸，因此在閥門設計時不僅要考慮機械強度、剛度、制造工藝與磨損等問題，還要考慮流體的物理化學作用和流體動力、熱力作用產(chǎn)生的問題。</p><p>　　目前，高壓閘閥按不同方式可分為很多種，如電動閘閥、液控自動閘閥、API磅級閘閥、水封

22、閘閥、保溫閘閥、電動鉻鉬閘閥、美標閘閥、高溫高壓閘閥、兩項流閘閥、高溫灰渣閘閥、帶吹掃孔閘閥、襯氟閘閥、正齒輪雙閘板高壓閘閥等。原理也就各不相同，有的是利用堵漏式強制性被動密封，有的是自緊式隨機性主動密封。</p><p><b>　　1.2 問題的提出</b></p><p>　　國內(nèi)現(xiàn)有的手動高壓閥多為80年代末引進的技術，由于在施工中，需要人近距離反復啟動閘門，

23、十分危險，勞動強度大，由于操作過程中介質外瀉，擊傷工作人員事故常有發(fā)生。另外，由于高壓閥使用的環(huán)境惡劣，被控介質所含顆粒酸性成分高，加上壓力變化幅度大，野外露天使用，給閥門的研制帶來許多難度，所以，解決此問題，將會在今后的施工生產(chǎn)中產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益。</p><p>　　現(xiàn)行生產(chǎn)、使用的氣動閘閥,在工況運行中要克服各種摩擦阻力,尤其是密封面間的靜摩擦力,需要施加很大的閥桿軸向力才能達到閥門啟動。</p&g

24、t;<p>　　另外，氣動閘閥噪聲較大。</p><p>　　密封效果是閥門制造的關鍵要素，密封問題歷來是機械行業(yè)很難解決的問題。</p><p>　　高壓截止閥產(chǎn)品曾先后進行過二次大的改進；一次因外漏問題將原上閥體可拆性結構改為焊死的一次性使用結構；另一次為了降低產(chǎn)品價格、縮小體積、減輕重量，采用了非標準的縮u比，即：由標準縮口比大于或等于70 縮小為6O 。但從調(diào)查的使用

25、情況看仍存在較嚴重的漏失、啟閉扭矩大、流阻大等問題，直接影響生產(chǎn)。</p><p>　　設計應提高氣動機構關鍵密封部位的加工精度,防止微量泄漏。另外,要徹底解決分閘閥銹蝕的問題,應將閥座及錐閥更換為抗氧化性能優(yōu)良的材質。</p><p>　　對氣動機構來說,冬季低溫時,操動機構箱內(nèi)必須加溫,防止微泄漏后積水結冰將錐閥凍住,造成斷路器拒分故障。此外儲氣罐及管路放水閥部位也必須加溫,防止將放水

26、閥凍裂,無法保持壓力,從而延長搶修時間。</p><p>　　目前國內(nèi)的高壓氣動閘閥普遍存在的問題還有就是重量大，體積大，給搬運、安裝和維修帶來一定的難度。</p><p>　　本設計研究的是輕型小口徑高壓氣動閥。重在縮小閘閥體積，減輕閘閥質量，但功能與原理不變，只是在結構方面做一些改動，但是還要滿足設計需求，如強度功能等。</p><p><b>　　1

27、.3解決方案</b></p><p>　　針對天然氣的生產(chǎn)和需要，在高壓油氣井采氣井口截斷，高壓油氣井試油試氣及壓裂快速排液等類似的環(huán)境下工作的需要，需設計高壓氣動閥，由于它可以實現(xiàn)遠程控制，因而大大提高了高壓生產(chǎn)和施工場所的安全性，目前，國內(nèi)有部分廠家生產(chǎn)高壓氣動閥，但是規(guī)格單一，通經(jīng)均為DN65，最高壓力多為70MPa國內(nèi)主要稠油開發(fā)油田(遼河、勝利 河南、江蘇、新疆)使用的閥門，少數(shù)從美國引進，

28、絕大多數(shù)是國內(nèi)消化同類進口產(chǎn)品而開發(fā)的高壓截止閥新產(chǎn)品，現(xiàn)有壓力為32．0 MPa、口徑為 50、 65、 8O、 100四種規(guī)格產(chǎn)品，每年約有上千臺用于各油田。</p><p>　　本設計的氣動閥，通徑為DN20，最高工作壓力為105MPa的高壓氣動閥，它的特點是</p><p>　　a. 消除了存在于液壓機構的”慢分問題”　 絕大部分氣動機構分閘采用氣動,合閘采用彈簧,分、合閘動力傳遞

29、的介質不同,所以不會發(fā)生工作缸活塞連同斷路器的緩慢分閘動作,即慢分問題。</p><p>　　b. 避免了微滲漏后的表面臟污，微滲漏是國產(chǎn)開關的老問題,它并不影響產(chǎn)品的性能和使用,但會造成液壓機構外表面臟污,影響文明生產(chǎn)。而氣動機構的滲漏,不會在機構外表面產(chǎn)生臟污,不會污染環(huán)境,由于氣體來源于大氣,補充時也相當經(jīng)濟。所以氣動機構零部件的加工精度要求不很高</p><p>　　而氣動閘閥本來

30、具有許多優(yōu)越性,它除有一般閘閥流阻小、流向不受限制等優(yōu)點外,還有啟閉迅速、氣動安全、雙缸氣動保證開啟等特點。</p><p>　　c.安裝,調(diào)節(jié)簡單,操作維護簡單.</p><p>　　閥體制造也各不相同，有的是砂模制造，有熔模制造，但一般采用熔模制造，因為熔模制造比砂模制造具有更高的透氣性，更快更均勻的冷卻條件，所以組織更為致密，由于鋼液從頂部澆入，有時從冒口直接澆入，澆冒口的位置靠近熱

31、節(jié)區(qū)，為鑄件提供了極為有利的順序凝固條件，熱節(jié)區(qū)得到迅速有利的補縮，所以鑄件合格率很高且質量較好。</p><p>　　但是本設計用的閥體為鍛造.鍛造閥體一般都用于小口徑閥門,特別是用于公稱通徑小于或等于DN50高溫高壓閥門.鍛造閥體的優(yōu)點是質量能保證、組織致密,表面質量好.其缺點是由于流通道采用機械加工(鉆空)制成,在孔與孔的過渡區(qū)會產(chǎn)生銳角過渡面,造成流阻大,且易產(chǎn)生紊流,介質對閥體侵蝕大;鍛件截面與鑄件截面

32、相比較不均勻性更大，因此在壁厚處所產(chǎn)生的熱應力很大,特別是在高溫場合,常會在流道的銳角處發(fā)生開裂,并且鍛造閥體利用率較低.但叢經(jīng)濟的角度來看,鍛造適合與小口徑的閥門.</p><p>　　1.4 閥門的基本性能</p><p>　　閥門的各項基本性能是衡量閥門設計水平和加工質量的主要指標。閥門的基本性能指標如下：</p><p><b>　　強度性能<

33、;/b></p><p>　　是指閥門承受介質壓力的能力。閥門是承受壓力的機械產(chǎn)品，因而必須有足夠的強度和剛度。以保證長期使用而不發(fā)生破裂或產(chǎn)生變形。</p><p><b>　　密封性能</b></p><p>　　是指閥門的密封不見阻止介質泄漏的能力，它是閥門最重要的性能指標。閥門的密封部件有兩處起閉件與閥座密封面間的接觸，填料與閥桿

34、和添料的配合處，其中前一處的泄漏叫內(nèi)漏，也就是通常說的關不嚴。它將影響閥門截斷介質的能力。后一處的泄漏叫外漏，即介質從閥內(nèi)泄漏到到閥外。它影響文明生產(chǎn)造成物料損失，污染環(huán)境，嚴重時還會造成事故，對于像天然氣這種易燃、易爆，有毒或者有放射性的介質，外漏更不允許的，因而閥門必須具有良好可靠的密封性能。</p><p><b>　　流阻性能</b></p><p>　　介質

35、流過閥門后會產(chǎn)生壓力損失，也就是閥門對介質的流動有一定的阻力，介質為克服閥門的阻力就必須要消耗一定的能量。從節(jié)約能源上考慮，設計和制造時，要盡可能降低閥門對流體介質的阻力。</p><p>　　1.4.4 動作性能</p><p>　　1.4.4.1啟閉力和啟閉扭矩</p><p>　　指閥門開啟或關閉所必須施加的作用力或力矩。關閉閥門時，需要使啟閉件與閥座兩密封件

36、形成一定的密封比壓。同時還要克服閥桿與填料之間及其它摩擦部件的摩擦力。因而必須施加一定的關閉力和關閉力矩。閥門在啟閉過程中，所需要的啟閉力和啟閉力矩是變化的，其最大值是在關閉的最終瞬時或開啟的最初瞬時。設計和制造閥門時應力求降低其關閉力和關閉力矩。</p><p>　　1.4.4.2 啟閉速度</p><p>　　啟閉速度是用閥門完成一次開啟或關閉動作所需要的時間來表示，一般對閥門的啟閉速

37、度無嚴格要求，但有些工況對啟閉速度有特殊要求。</p><p>　　1.4.4.3 動作靈敏度和可靠性</p><p>　　指閥門多介質參數(shù)變化做出相應反應的敏感程度。對于特定功能的閥門來說，其動作靈敏度和可靠性是十分重要的性能指標。</p><p>　　1.4.4.4 使用壽命</p><p>　　它表示閥門的耐用程度。是閥門的重要性能指標

38、，并且有很大的經(jīng)濟意義。通常的能保證密封要求的啟閉次數(shù)來表示，也可以用時間來表示。</p><p>　　2. 技術指標和結構設計特點</p><p>　　2.1 主要技術指標</p><p>　　1.公稱通徑：DN20</p><p>　　2.最高工作壓力：105MPa</p><p>　　3.氣控壓力：0.8MPa&

39、lt;/p><p>　　4.連接形式：螺紋連接 </p><p>　　5.材料：閥體、閥板、氣缸等材料為35CrMo</p><p>　　6.控制裝置:活塞式汽缸</p><p>　　7.閥門型號:Z613H—1050Q</p><p><b>　　2.2 組成</b></p><

40、p>　　高壓氣動閥閥門上端設計采用活塞式氣壓控制器,下端采用非楔式單閘板閥的結構而組成,主要功能是啟閉介質流的通道,與楔式閘閥相比, 無楔緊力與密封有關的力在啟閉運動方向的分力為0，所以啟閉該閥靈活省力。</p><p><b>　　2.3 工作原理</b></p><p>　　在啟閉氣壓泵源的條件下，通過改變活塞汽缸上氣流的大小和方向，便可以改變介質的流動方向

41、，從而可使汽缸活塞上下運動，實現(xiàn)閘閥的開閉。</p><p><b>　　2.4 設計特點</b></p><p>　　天然氣具有易燃，易爆特性且地下開采出來的天然氣大量為高壓和含硫化氫的有毒氣體，所以根據(jù)該閥門的使用環(huán)境，除了要求具有較好的抗腐蝕能力及嚴格密封性能外，而且還要求具有防爆、防火、可靠耐用等特點，所以，在高壓氣動閥設計中，主要圍繞以上的指標進行。<

42、/p><p>　　2.5 閥體組件部分</p><p>　　閥體組件的設計將參考國內(nèi)外單閘閥的工作原理，通過金屬閥板和金屬閥座平面之間的貼合，借助封脂并在介質的作用下，實現(xiàn)浮動密封，密封腔內(nèi)任何時候都要承受氣壓力，閥蓋與閥體采用螺栓連接。</p><p>　　在閥體、閥板、閥座、閥桿、汽缸等主要零件的材料和工藝處理上，將均按照石油部有關規(guī)定進行設計。</p>

43、<p><b>　　2.6 適用介質</b></p><p>　　天然氣、人工煤氣、液化石油、壓裂液及其它無腐蝕性的氣體。</p><p>　　3.閥門的設計與計算</p><p><b>　　3.1 設計程序</b></p><p>　　閥門作為管道系統(tǒng)中的一個重要組成部分，應保證安

44、全可靠的執(zhí)行管道系統(tǒng)對閥門提出的使用要求。因此，閥門設計必須滿足工作介質的壓力溫度及制造、安裝等方面對閥門提出的主要要求。</p><p>　　閥門設計明確給定技術數(shù)據(jù)，即“設計任務書”在此基礎上方可正確完成設計。</p><p>　　機械產(chǎn)品，包括閥門產(chǎn)品的設計程序，目前世界各國基本上采用典型的“三段設計法”，即設計程序被劃分為：初步設計、技術設計、工作圖設計三個階段。</p>

45、;<p>　　3.1.1 初步設計</p><p>　　初步設計是為研究，確定產(chǎn)品最佳方案而進行的工作。初步設計又稱為“方案設計”和編制技術階段任務等。初步設計階段的工作內(nèi)容為：</p><p>　　編制“技術任務書”；</p><p>　　繪制產(chǎn)品方案略圖和草圖；</p><p>　　3.1.2 技術設計</p>

46、<p>　　技術設計是根據(jù)已批準的初步設計進一步設計，計算產(chǎn)品及其組成部分的結構，并繪制產(chǎn)品總圖及主要部件裝配圖。技術設計的工作內(nèi)容是：</p><p>　　繪制產(chǎn)品總圖及主要零部件；</p><p><b>　　完成《設計計算書》</b></p><p>　　3.1.3 工作圖設計</p><p>　　工作

47、圖設計是根據(jù)技術繪制全部工作圖樣編制必須的技術文件，工作圖階段的工作內(nèi)容為：</p><p>　　編寫設計文獻目錄和圖樣目錄；</p><p><b>　　編寫明細表；</b></p><p>　　繪制零件圖、部件圖和總裝配圖；</p><p>　　3.2 閥體的設計與計算</p><p>　　閥

48、體是閥門中最重要的零件之一，閥體的重量通常占整個閥門的總重量的70%左右。</p><p><b>　　閥體的主要功能有：</b></p><p>　?、?作為工作介質的流動通道；</p><p>　?、?承受工作介質壓力、溫度、沖蝕和腐蝕；</p><p>　　⑶ 在閥體內(nèi)部構成一個空間，設置閥座，以容納啟閉件、閥桿等

49、零件；</p><p>　?、?在閥體端部設置連接結構，滿足閥門與管道系統(tǒng)安裝使用要求；</p><p>　?、?承受閥門啟閉載荷和在安裝使用過程中因濕度變化、振動、水擊等影響所產(chǎn)生的附加載荷；</p><p>　?、?作為閥門總裝配的基礎。</p><p>　　3.2.1 閥體壁厚計算</p><p>　　對于鋼制高

50、壓閥門的閥體壁厚，一般按照下列公式計算：</p><p><b>　　C</b></p><p>　　式中：—閥體外徑與內(nèi)徑之比.</p><p><b>　　按下列式中計算:</b></p><p>　　式中：--材料的許用應力取 與 兩者中較小值。</p><p>　　和

51、 分別為常溫下材料35CrMo的強度極限和屈服極限（MPa）</p><p>　　和分別為以為強度指標的安全系數(shù)和以為強度指標的安全系數(shù)。</p><p>　　取 = 4.25</p><p><b>　　= 2.3</b></p><p>　　查手冊可查得材料為35CrMo的抗拉強度 和屈服極限強度 &l

52、t;/p><p><b>　　= 980 MPa</b></p><p><b>　　= 835 MPa</b></p><p><b>　　則有：</b></p><p>　　= = 230.588</p><p>　　= = 363.04<

53、/p><p>　　因 ＜ 則取 = 230.588 為</p><p>　　已知 P = 105 MPa DN = 20 mm</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=1.87</b></p><p><b>　　C</b>

54、</p><p><b>　　查手冊可得：C=2</b></p><p><b>　　C</b></p><p><b>　　=100.87+2</b></p><p><b>　　=10.7</b></p><p><b&g

55、t;　　實際閥體的壁厚取 </b></p><p><b>　　結論：</b></p><p><b>　?。緸楹细?lt;/b></p><p>　　3.3 密封面上、環(huán)上總作用力及計算比壓計算</p><p><b>　　密封面上的總作用力</b></p>

56、<p><b>　　密封面外介質作用力</b></p><p>　　設計中密封面內(nèi)徑 =42</p><p>　　密封面寬度為 = 12</p><p>　　壓力為　　　　　　　　　　　P=105MPa</p><p><b>　　=</

57、b></p><p><b>　　=381133.2</b></p><p><b>　　密封面上的密封力:</b></p><p>　　查閥門設計計算手冊P4-P10可查得：</p><p><b>　　=6.24</b></p><p><

58、;b>　　密封面上密封力</b></p><p><b>　　=15988.4</b></p><p><b>　　密封面上總作用力為</b></p><p>　　=381133.2+15988.4</p><p>　　=397121.6(N)</p><p&g

59、t;<b>　　密封面計算壓比：</b></p><p><b>　　=154.99</b></p><p><b>　　查手冊得：=300</b></p><p><b>　　所以則有：q＜</b></p><p>　　結論：＜q＜ 為合格</p

60、><p>　　3.4 閥桿強度核算計算</p><p><b>　　關閉時閥桿總軸向力</b></p><p><b>　　開啟時閥桿總軸向力</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—密封面處介質作用力（N）</p&g

61、t;<p>　　—密封面上密封力（N）</p><p>　　—閥桿徑向截面上介質作用力（N）</p><p>　　—閥桿與增料摩擦力(N)</p><p>　　— 為系數(shù). 查手冊:</p><p><b>　　閥桿最大軸向力</b></p><p><b>　　取 及

62、中較大值.</b></p><p>　　查閥門設計計算手冊表4—31可查得:</p><p><b>　　=0.15</b></p><p><b>　　=0</b></p><p><b>　　=0.25</b></p><p><b

63、>　　=0</b></p><p><b>　　上述已計算的有:</b></p><p>　　=381133.2(N)</p><p>　　=397121.6(N)</p><p>　　閥桿徑向截面上介質作用力:</p><p><b>　　式中:</b>&

64、lt;/p><p><b>　　—閥桿直徑(mm)</b></p><p>　　P—壓力 ( MPa)</p><p><b>　　且</b></p><p><b>　　=36 mm</b></p><p>　　P =105 MPa</p>

65、<p>　　=106822.8(N)</p><p><b>　　閥桿與增料摩擦力</b></p><p>　　－系數(shù). 查表閥門設計手冊4—12查得:</p><p>　　按 查有--填料深度</p><p><b>　?。?填料密度 且</b></p><p&

66、gt;<b>　　=30</b></p><p><b>　　=6</b></p><p><b>　　則有:</b></p><p><b>　　=5</b></p><p><b>　　查得:</b></p><

67、;p><b>　　=1.60</b></p><p>　　則: </p><p>　　=36288 （N）</p><p><b>　　則關閉閥桿總軸向力</b></p><p>　　= 200334.96 N</p><p>　　

68、開啟時閥桿總軸向力:</p><p>　　=24694.32 N</p><p><b>　　和 進行比較有</b></p><p><b>　　＞ </b></p><p>　　則閥桿最大軸向力取 則有</p><p>　　==200334.96(N)</p>

69、<p><b>　　軸向應力</b></p><p><b>　　按退刀槽處查表計算</b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　—關閉時閥桿總軸向力</p><p>　　—開啟時閥桿總軸向力</p><p>&l

70、t;b>　　—閥桿最小截面積</b></p><p>　　且 = 200334.96 N</p><p>　　=24694.32 N</p><p><b>　　則有</b></p><p><b>　　=32 MPa</b></p>

71、<p><b>　　=39 MPa</b></p><p><b>　　扭應力</b></p><p><b>　　公式中：</b></p><p>　　—關閉時閥桿摩擦力矩</p><p><b>　　—閥桿最小斷面系數(shù)</b></p

72、><p>　　而 </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—半徑。查表4—13得</p><p><b>　　=0.346</b></p><p><b>　　—查表4—14得：</b></p

73、><p><b>　　=4.5</b></p><p><b>　　則有</b></p><p>　　=154.03 MPa</p><p><b>　　合成應力</b></p><p><b>　　=36.95</b></p&g

74、t;<p>　　查手冊，查材料35GrMo</p><p><b>　　許用拉應力</b></p><p><b>　　許用壓應力</b></p><p><b>　　許用扭應力</b></p><p><b>　　許用合應力</b><

75、/p><p><b>　　則有：</b></p><p><b>　　結論：</b></p><p>　　1. 、 、 、 合格。</p><p>　　2.工作壓力隨工作溫度而改變的比值比相應溫度下材料許用應力改變的比值為大，故不進行高溫核算。</p><p>　　3.5

76、 頭部強度校核</p><p><b>　　剪應力 </b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　—閥桿與填料摩擦力</b></p><p>　　—開啟上閥桿總軸向力</p><p><b>　　—設計尺寸&

77、lt;/b></p><p><b>　　—設計尺寸</b></p><p><b>　　=36288</b></p><p>　　=24694.32 N</p><p><b>　　=12 </b></p><p><b>　　=30

78、</b></p><p><b>　　則剪應力</b></p><p>　　=16.10 MPa</p><p>　　又因 =105 MPa 有：</p><p><b>　?。?</b></p><p><b>　　

79、結論：</b></p><p>　　1. ＜ 合格。</p><p>　　2.工作壓力隨工作溫度而改變的比值相應溫度下材料的許用應力改變的比值大，故不進行高溫核算。</p><p>　　3.6 閥桿的穩(wěn)定性計算</p><p>　　閥桿的柔度（細長比）的計算式</p><p><b>　　式中

80、：</b></p><p><b>　　—閥桿的柔度</b></p><p>　　—閥桿的計算長度（閥桿螺母至閥桿端部或閥桿凸偏至下端閥桿閥的長度</p><p>　　—閥桿的螺紋半徑。對于圓形截面</p><p>　　—與閥桿兩端支承狀況有關的長度系數(shù)</p><p>　　查表得：

81、 =0.7</p><p><b>　　則閥桿的柔度</b></p><p><b>　　=211.56</b></p><p><b>　　因 則按下式計算</b></p><p><b>　　閥桿的穩(wěn)定：</b></p&

82、gt;<p><b>　　≤</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—閥桿材料的彈性系數(shù)</p><p><b>　　—柔性度</b></p><p>　　—系數(shù)。查得=2.5</p><p><b&

83、gt;　　則閥桿的穩(wěn)定性有</b></p><p><b>　　≤</b></p><p><b>　　=16.67</b></p><p><b>　　則為合格。</b></p><p>　　3.7 閘板厚度核算</p><p>　　3.

84、7.1 計算厚度</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　— 系數(shù)?？刹槭謨裕榈肒=0.75</p><p>　　P—壓力（MPa） P=105 MPa</p><p>　　—許用彎應力 查得 =120MPa</p><p>　　C—查手冊得 C=2

85、</p><p>　　則有 </p><p><b>　　=18.2</b></p><p>　　又因設計 =20</p><p>　　則有 > </p><p>

86、<b>　　結論：</b></p><p><b>　　1.> 為合格</b></p><p>　　2.管路附件溫度壓力級是根據(jù)材料相應溫度下的許用應力而制定的，故不進行高溫核算。</p><p>　　3.8 閥蓋強度驗算計算</p><p><b>　　拉應力</b>

87、</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—壓力（MPa） P=105 MPa</p><p>　　—計算內(nèi)徑 =70.578</p><p>　　—實際厚度 =13</p><p>　　C—腐蝕余量

88、 C=2</p><p>　　—關閉時閥桿總軸向力</p><p>　　且 P=105 MPa</p><p><b>　　=70.578</b></p><p><b>　　=13 </b></p><p><b&g

89、t;　　C=2</b></p><p>　　=24694.32（N）</p><p><b>　　則有拉應力</b></p><p><b>　　=168.72</b></p><p><b>　　剪應力</b></p><p><b&

90、gt;　　式中：</b></p><p>　　P—壓力（MPa） P=105 MPa</p><p>　　—關閉時閥桿總軸向力</p><p><b>　　—厚度 =13</b></p><p>　　C—腐蝕余量 C=2 </p><p><b>　　則有：</b&

91、gt;</p><p><b>　　=281.27</b></p><p><b>　　結論：</b></p><p>　　1. 、 為合格</p><p>　　2.管路附件溫度壓力級是根據(jù)材料相應溫度下的許用應力而制定的，故不進行高溫核算。</p><p>&l

92、t;b>　　3.9 填料箱計算</b></p><p><b>　　操作下總作用力</b></p><p><b>　　最小預緊力</b></p><p>　　密封面上總作用力 取或中的較大值</p><p><b>　　密封面處總作用力</b></p&

93、gt;<p>　　=337784.04 （N）</p><p>　　是密封面上密封中的公式。</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　=39.28</b></p><p>　　則 </p><p>

94、;　　=110567.99</p><p>　　則 </p><p>　　=448448.03</p><p><b>　　必須預緊力</b></p><p>　　=350197.91 N</p><p><b>　　對 和 比較，則有</b>

95、;</p><p>　　則操作下總作用力比最小預緊力大。</p><p><b>　　密封面上總作用力：</b></p><p>　　==448448.03（N）</p><p><b>　　密封面計算比壓：</b></p><p><b>　　=182.07 &

96、lt;/b></p><p><b>　　密封面許用比壓：</b></p><p>　　查得 =835 </p><p><b>　　剪應力為</b></p><p>　　其中： </p><p>　　有：

97、 </p><p>　　查手冊得： =1.6</p><p>　　則 </p><p>　　=185781.22 （N）</p><p><b>　　=136.89 </b></p><p>　　因 =190 </p&

98、gt;<p>　　所以 </p><p><b>　　結論：</b></p><p><b>　　1. 為合格</b></p><p><b>　　2. 合格</b></p><p>　　4. 氣動裝置的設計計算</p>

99、;<p>　　4.1 確定閥門材料</p><p>　　選用材料為，鍛造閥體。</p><p>　　4.2 活塞的推力和拉力計算</p><p><b>　　推力：</b></p><p><b>　　拉力：</b></p><p><b>　　式中：

100、</b></p><p>　　—活塞的推力 （N）</p><p>　　—活塞的拉力 （N）</p><p>　　—活塞桿直徑 （mm）</p><p>　　—活塞直徑 （mm）</p><p><b>　　—氣源壓力</b></p><p>　　—考

101、慮摩擦阻力影響引入的系數(shù)取=0.8</p><p>　　推力 </p><p>　　=6302 (N )</p><p>　　拉力 </p><p>　　=7063.7(N )</p><p>　　汽缸行程為60 全程195 </p>

102、<p>　　4.3 用O型密封圈密封時的摩擦力</p><p><b>　　油缸內(nèi)總的摩擦力</b></p><p><b>　　=4.15 ( )</b></p><p><b>　　4.4 壁厚計算</b></p><p>　　缸筒壁厚當 ≥3.

103、2時</p><p><b>　　則有：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—強度系數(shù)（當為無縫鋼管時 =1）</p><p>　　C—計入壁厚公差及腐蝕的附加壁厚</p><p><b>　　又因:</b><

104、/p><p>　　—缸體材料的抗拉強度 </p><p><b>　　—安全系數(shù) </b></p><p><b>　　=5</b></p><p><b>　　=980 </b></p><p><b>　　=196 (N)</b>

105、;</p><p><b>　　則有：</b></p><p><b>　　=2.5</b></p><p>　　缸筒壁厚按計算公式算出后，一般還要根據(jù)具體情況適當加厚，這里查表 11—123取10。</p><p>　　4.5 缸筒變形計算</p><p>　　承受內(nèi)壓的薄

106、壁缸筒,其內(nèi)徑的伸長量可有下式求得:</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—缸筒內(nèi)徑的伸長量 ()</p><p><b>　　—缸筒內(nèi)徑 ()</b></p><p>　　—缸筒外徑 ()</p><p><b>　　—缸筒內(nèi)油壓

107、力</b></p><p><b>　　—材料的彈性模數(shù)</b></p><p><b>　　—泊松系數(shù)</b></p><p><b>　　則有:</b></p><p><b>　　=0.86 </b></p><p&g

108、t;　　4.6 活塞桿直徑計算</p><p><b>　　無速度比計算：</b></p><p><b>　　=36 </b></p><p>　　4.7 活塞桿強度計算</p><p>　　活塞桿在穩(wěn)定工作情況下，如果僅受軸向拉力或壓力載荷時，便可以近似地采用直桿承受拉、壓載荷的簡單強度公式進行

109、計算。</p><p><b>　　活塞桿應力</b></p><p><b>　　式中；</b></p><p>　　—活塞桿所承受的軸向載荷</p><p><b>　　—活塞桿直徑</b></p><p><b>　　—許用應力</

110、b></p><p><b>　　≤ </b></p><p><b>　　變形則有：</b></p><p><b>　　≥ </b></p><p><b>　　≥</b></p><p><b>　　≥7.

111、2 </b></p><p>　　4.8 缸底厚度計算</p><p><b>　　≥ </b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　—缸底壁厚</b></p><p><b>　　—油缸內(nèi)徑&l

112、t;/b></p><p><b>　　—缸內(nèi)最大油壓</b></p><p><b>　　—缸底材料許用應力</b></p><p><b>　　則有：</b></p><p><b>　　≥ </b></p><p>&l

113、t;b>　　≥ </b></p><p>　　≥ 20.45 ()</p><p>　　取 =25 </p><p><b>　　缸體螺紋連接計算</b></p><p>　　缸體與端部都用螺紋連接上螺紋處的計算如下：</p><p><b>

114、　　螺紋處的拉應力</b></p><p><b>　　螺紋處的剪應力</b></p><p><b>　　合成應力</b></p><p><b>　　許用應力</b></p><p><b>　　式中：</b></p><

115、;p>　　—油缸最大阻力（N）</p><p><b>　　—油缸內(nèi)徑</b></p><p><b>　　—螺紋直徑</b></p><p><b>　　—螺紋內(nèi)徑</b></p><p>　　—擰緊螺紋的系數(shù) K=1.5</p><p>　　—

116、螺紋連接的摩擦系數(shù) =0.12</p><p>　　— 缸體材料的屈服極限</p><p>　　—安全系數(shù) 取 =2.5</p><p><b>　　則有拉應力為</b></p><p><b>　　=0.41 </b></p><p><b>　　剪應力為<

117、;/b></p><p><b>　　=1.990 ()</b></p><p><b>　　合成應力為</b></p><p><b>　　=3.497 </b></p><p><b>　　則合格。</b></p><p&g

118、t;<b>　　許用應力為:</b></p><p><b>　　=334 ( )</b></p><p><b>　　5．材料選擇</b></p><p>　　5.1 閥體、閥板等材料選用35GrMo(具體見裝配圖)</p><p><b>　　35GrMo特性&l

119、t;/b></p><p>　　高溫下具有高的持久溫度和蠕變強度,低溫韌性好,工作溫度可高達500攝氏度,低溫可至-110攝氏度,淬透性良好,無過熱傾向,淬火變形小,冷變形是塑性尚可,切削性能中等.但有第一類回火脆性,焊接性不好,如果須焊接用時,焊前預熱至150-400攝氏度,焊后處理消除應力.一般在調(diào)質處理后使用,也可在高溫中頻表淬或淬火及低溫回火后使用.用于制造承受沖擊、彎曲高載荷的各種機器中的重要零件

120、.</p><p><b>　　5.2 密封材料</b></p><p>　　密封要求其具有較好的耐油、耐水、耐磨、耐熱等性能,同時要求基本有足夠的強度和良好的彈性,還要求能耐酸、堿或其他化學藥品的性能,常用的基本聚合物有:氯丁橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠、異丁橡膠等.石油工業(yè)各類泵閥的密封材料又以丁腈橡膠用的最為普遍.現(xiàn)對丁腈橡膠和聚氨酯橡膠兩種材料進行分析。</

121、p><p>　　5.2.1 聚氨酯橡膠</p><p>　　聚氨酯橡膠,可以看作是一種介于一般橡膠和塑料之間的材料.其最大的特點是硬度高而富有彈性,耐磨性也卓越(比天然橡膠高達九倍,是鐵的6-7倍),此外,還具有良好的機械強度,耐油性和耐臭氧性,體溫特性也很出色,并且, 聚氨酯橡膠的靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)接近,而且有較小的值.是液壓缸理想的密封橡膠材料. 聚氨酯橡膠的耐熱性不高,動態(tài)生熱大,所

122、以它只適用于80-90攝氏度為正常,長期工作溫度低速運動的液壓缸的密封.</p><p><b>　　丁腈橡膠</b></p><p>　　丁腈橡膠是制造耐油制品的主要膠種,其特點是耐油性非常好,其耐油性取決與其中丙稀腈的含量.隨著丙稀腈含量的增加,耐油性,抗拉強度,耐磨性等也隨著提高,氣透性,耐寒性則隨之下降.</p><p>　　丁腈橡膠可

123、在100攝氏度下連續(xù)使用,而在熱用中可使用到120攝氏度,它的耐熱性比聚稀酸脂橡膠,硅橡膠要差些其耐酸性,耐堿性也比較好.</p><p>　　丁腈橡膠是不飽和的極性橡膠故不溶于非極性的礦物或動植物油中,有優(yōu)異的耐油性,但不能用在磷酸脂系統(tǒng)壓油及含有極壓添加劑的齒輪油中,如果在燃料油和低苯胺點的礦物油中使用,應選擇丙稀腈含量高的丁腈橡膠.在低溫下使用時,應選用丙稀腈含量低的丁腈橡膠,所以,耐礦物油的密封材料國內(nèi)外

124、仍以丁腈橡膠為主.它普遍的用在O形圈油封,唇型密封件及防漏墊片等.</p><p>　　對以上兩種橡膠的比較,所以選用丁腈橡膠作為密封材料。</p><p><b>　　噴焊材料</b></p><p>　　由于工作在特殊的情況下，因而在加工閥板等零件時表面需要做特殊的處理，它們的失效形式主要是表面磨損和表面腐蝕，這是由于零件的表面性能欠佳造成

125、的。目前已經(jīng)有很多方法，其中噴焊就是很好的一種。</p><p>　　噴焊是熱噴除的一種，它是把噴除材料家熱到熔融狀態(tài)，然后把工件表層加熱到熔融狀態(tài)，使噴除材料與工件表尺呈微冶金狀態(tài)，因此有較高的結合強度；噴除材料不受限制，選用不同的材料，涂層有著不同的硬度。使用范圍較廣，同時噴焊設備簡單投資少，占地面積小，，操作維護方便，因而受到了廣泛的應用。</p><p>　　用熱噴除技術對普通材料

126、進行處理，可按需要改變其表面的化學成分和組織結構，達到強化表面某些性能的目的。例如，使其具有耐磨性、耐腐蝕性、抗氧化、抗疲勞性能在修理和制造領域都有十分廣泛的用途。成倍的提高零件的使用壽命，經(jīng)濟意義十分重大。</p><p>　　熱噴焊有四種：氧乙炔焰、電弧、等離子和爆炸熱噴除。等離子和爆炸熱噴除一般成本費用很高，很難被人們接受。目前我國機械系統(tǒng)廣泛應用的是合金粉末氧乙炔焰噴焊，噴焊層結構和性能可以根據(jù)工況要求設

127、計，可以使用硬度較大的耐磨材料施噴，工藝簡單易掌握，工具簡單、靈活，可進行現(xiàn)場維修。</p><p>　　噴焊材料系指以鐵、鎳、鈷、鉻為基，加以強脫氧元素硼和硅后成為熔點低，能自行脫氧造渣的一類低熔點合金。</p><p>　　噴焊層與基體材料的結合是冶金結合。結合強度一般都在392N/平方米，能滿足多種條件下的使用要求，噴焊層的組織致密，無法儲油，在粘著磨損的條件下并不比普通的銅更耐磨。

128、</p><p>　　綜合以上的優(yōu)點和查資料設計手冊，將應用在閘板等零件上噴鉻材料，以滿足剛度的要求。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　閥門是石油、化工、電站等流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有導流、截止、調(diào)節(jié)、節(jié)流、防止逆流、分流或者溢流卸壓等功能。</p><p>　　用于流體控制的閥門，從

129、最簡單的截斷裝置到極為復雜的自控系統(tǒng)，其品種和規(guī)格繁多。閥門的公稱通徑從十分微小的儀表閥，到公稱通徑達10米、重幾十噸的工業(yè)管路用閥。</p><p>　　本設計的小口徑高壓氣動閥門原理與一般的閥門設計原理相同，設計步驟嚴格按照正規(guī)的程序進行，公式以及標準值均查閱了有關書籍。做到準確無誤的計算，在原來閥門的基礎上減輕其重量和體積，但功能與原理不變。</p><p>　　本次設計之前，我對閥

130、門并沒有過多的了解，對整個產(chǎn)品的設計也是一頭霧水，可是通過此次設計后，從查資料了解閥門的分類、基本原理、主要功能到結構設計、設計計算，畫裝配圖、實體圖、寫計算說明書，每一步都學到了不少知識，也在畢業(yè)之前把以前學的知識有了一個系統(tǒng)的梳理，將理論與實踐相結合起來，更為今后工作打下了基礎。</p><p>　　雖然設計中還有不少不足之處，但是也是自己努力的結果。</p><p>　　總之，對于這

131、樣的機會我很珍惜，雖然期間遇到很多困難，可是導師給了我不少幫助，讓我一點點完成設計。</p><p><b>　　謝辭</b></p><p>　　本論文是在吳肇鋒老師的悉心指導下完成的。從論文的選題、研究方案的確定與完成，直到論文撰寫都凝聚著導師的心血與汗水。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，淵博的學識和正直的品德，不斷探索的精神，一絲不茍和兢兢業(yè)業(yè)的工作作風，使我深受教益，并將

132、受益終身。對導師在學業(yè)上的教誨，生活上親人般的關系和在工作中的幫助與支持表示衷心的感謝。</p><p>　　還要特別感謝給我很大幫助的姜工。</p><p>　　同時感謝各位老師在白忙之中審閱我的論文。</p><p>　　最后，限于時間和個人水平，文章中必有不少不妥之處，懇請諸位老師批評指正。</p><p><b>　　參考文

133、獻</b></p><p>　　[1]張春林編 采油技術手冊 石油化學工業(yè)出版社</p><p>　　[2]沈洪編 機械工程手冊 機械工業(yè)出版社</p><p>　　[3]研究編寫組編 機械設計手冊（全套） 化學工業(yè)出版社</p><p>　　[4]J.L萊昂斯

134、主編 閥門技術手冊 機械工業(yè)出版社</p><p>　　[5]趙繼寶等編 機制基礎 齊魯音像出版社</p><p>　　[6]洪勉等編 閥門設計計算手冊 中國標準出版社</p><p>　　[7]楊源泉主編 閥門設計手冊 機械工業(yè)出版社</p><