PN40DN300双缸气动弹性单闸板闸阀设计[毕业论文+CAD图纸]

机械设计毕业课题:PN40DN300双缸气动弹性单闸板闸阀设计含毕业论文、CAD图纸

PN40DN300双缸气动弹性单闸板闸阀设计[毕业论文+CAD图纸]

摘 要

阀门在国民经济的各个部门中有着广泛的应用。阀门安装在各种管路系统中用于控制流体的压力，流量和流向。由于流体的压力、流量、温度和物理化学性质的不同，对流体系统的控制要求和使用要求也不同，所以阀门的种类和品种规格非常多。

本文着重介绍了闸阀，对闸阀的各种重要组成部件进行验算，以达到理论上验算合格才可使用。在计算时，严格按照参考书及手册的步骤核算，同时应保证所设计产品的材料低廉。

关键词： 阀门，闸阀，计算。

Abstract

The valve in the various sectors of the national economy has been widely used. Valve installed in the various kinds of piping system is used to control the fluid pressure, flow and direction of flow. Due to the fluid pressure, flow rate, temperature and different physical and chemical properties, of the fluid system control demands and use is also different, so the valve types and varieties of specifications.

This paper emphatically introduces the gate, the gate of a variety of important components for calculation, theoretical calculation is eligible to use in order to achieve. In computing, in strict accordance with the reference and the steps of the manual, and shall ensure that the design product material is low.

Keywords：Valve, Slide Valve, Account.

目录

摘 要 1
Abstract 2
第一章 绪 论 6
1.1闸阀的定义 7
1.1.1 闸阀的种类 7
1.1.2 闸阀的密封原理和特点 8
1.1.3 闸阀优点 8
1.1.4 闸阀的缺点 8
1.2选题意义 9
1.3 国内外阀门的发展 9
1.3.1 国外阀门的发展 9
1.3.2 国内阀门的发展 10
第二章 双缸式气动楔式闸阀结构及使用注意事项 12
2.1 工作原理及特点 12
2.1.1 双层气缸和缓冲机构 12
1.1.2 关阀时间可调 12
1.1.3 可配用回讯器（见图2） 12
1.1.4 耐腐防蚀的气缸 12
1.1.5 气缸中的密封圈 12
2.2 气动阀的结构及使用方法 14
2.2.1 气动阀的结构（见图3） 14
2.2.2 使用方法 14
2.3气动阀的维护注意事项 14
第三章 阀体的设计与计算 16
3.1 阀体的功能 16
3.2 阀体的选材 16
3.3 阀体的结构形式和制造方法 17
3.4 确定阀体的结构长度和连接尺寸 17
3.5 结构设计与计算 18
3.5.1 阀座密封面的设计与计算 18
3.6 阀体壁厚的设计与计算 20
3.7 中法兰的设计与计算 21
3.7.1中腔尺寸 DN 确定 21
3.7.2 中法兰垫片尺寸和材料的选择 21
3.7.3 中法兰结构尺寸的确定 21
3.7.4 螺栓的总计算载荷 22
第四章 闸板的设计与计算 25
4.1 闸板密封面宽度和内径的选取 25
4.2 闸板与阀体档宽及相应公差的计算 25
4.3 闸板主要结构尺寸的确定 26
4.3.1 闸板与阀杆头部相配合的 T 型槽尺寸 26
4.3.2 闸板密封面外径 27
4.3.3 闸板其他机构尺寸 27
4.4 闸板密封面比压计算 27
4.5 闸板强度的校核 28
第五章 阀杆的设计与计算 29
5.1 阀杆总轴向力 29
5.1.1 关闭时楔式闸阀作用于阀杆上的力 29
5.1.2 开启时楔式闸板作用于阀杆的力 29
5.2 阀杆的直径估算 30
5.3 阀杆的强度校核 30
5.3.1 阀杆的总扭矩 30
5.3.2 阀杆的强度计算 31
5.4 阀杆的稳定性校核 32
5.4.1 影响因素 32
5.4.2 上阀杆的稳定性校核 33
5.4.3 下阀杆的稳定性校核 34
5.5 阀杆主要尺寸的确定 34
5.5.1 下阀杆端部结构尺寸 34
5.5.2 下阀杆头部结构尺寸 35
5.5.3 上阀杆的结构尺寸 35
第六章 阀盖及填料装置的设计与计算 36
6.1 阀盖的设计与计算 36
6.2 填料压盖的设计与计算 37
6.2.1 填料选择及填料函尺寸的确定 37
6.2.2 填料压盖的设计与强度校核 38
6.2.3 活节螺栓的设计与强度校核 40
6.2.4 销的选择与校核 41
6.3 上密封座尺寸 41
第七章 气缸的设计与计算 42
7.1 气缸的直径粗估算与选取 42
7.2 气缸的校核 42
第八章 其他主要零件的设计与校核 44
8.1 滚动轴承的选取 44
8.2 阀杆螺母的校核 44
8.3 上活塞与 T 型槽接头连接螺栓的校核 45
第九章 结论 46
致 谢 47
参考文献 48

第一章 绪 论

阀门是安装在各种管道和设备等流体输送系统中的控制部件，由阀体、阀盖、阀座、启闭件、驱动机构、密封件和紧固件等组成，具有导流、截止、调节、节流、防止倒流、分流或溢流卸压等功能。用于流体控制的阀门，从最简单的截断装置到极为复杂的自控系统，其品种和规格繁多。阀门的通径小至用于宇航的十分微小的仪表阀，大至通径达10m、重十几吨的工业管路用阀。阀门可用于控制空气、水、蒸气、各种腐蚀性化学介质、泥浆、液态金属和放射性物质等各种类型的流体流动。阀门的工作压力可从1.3x10-3MPa到1000MPa的超高压。工作温度从—269℃的超低温到1430℃的高温。阀门可采用多种传动方式，如手动、气动、液动、电动、电 一 气或电 一 液联动及电磁驱动等；可以在压力、温度及其它形式传感信号的作用下，按预定的要求动作，或者不依赖传感信号而进行简单的开启或关闭。阀门依靠驱动或自动机构使启闭件作升降、滑移、旋摆或回转运动，从而改变其流道面积的大小以实现其控制功能。

阀门的种类繁多，随着各类成套设备工艺流程和性能的不断改进，阀门种类还在不断增加，且有多种分类的方法

阀门在国民经济中无所不有，它与生产、建设、国防和人民生活都有着密切关系。比如在石油、天然气、煤炭、矿山的开采、提炼和输送；化工、医药、轻工、造纸、食品的加工；水电、火电、核电的电力系统；农业灌溉；冶金系统；城市和工业企业的给排水，供热、供气、排污系统；船舶、车辆、航天、国防系统；各种运动机械的流体系统等等均离不开阀门产品。

本设计是以楔式弹性单闸板闸阀为设计对象，主要介绍了闸阀的结构特点和手动气动转换装置的特点，以及其工作原理。阀门设计包括很多内容，包括通用部件的设计和专用部件的设计，又包括强度、尺寸等众多计算过程。其中，设计阀门的关键在于阀门密封设计，其中阀杆的强度计算，以及稳定性计算也是重点。

阀门设计整个过程包括这样几个步骤。按设计参数确定结构，进行方案论证，工作原理受力分析，强度计算，稳定性校核，材料选择，测绘总装备图和手动机构装配图和气缸及阀门的全部零件图（用 Auto CAD 绘制）。闸板密封面的受力分析，闸杆稳定性校核及阀门强度计算是重难点。其中包括这样几个重点步骤。首先对工作环境进行确定，选择合适的方案，对设计的零件进行受力分析；然后根据国家标准和推荐尺寸来确定实际尺寸；最后对强度进行校核，绘制阀门工程图。

1.1闸阀的定义

闸阀（gate valve）是指启闭件（闸板）沿介质流动方向（通道轴线）的垂直方向移动而实现启闭的阀门，作为截止介质使用，主要由阀体、阀盖、支架、阀杆、阀杆螺母、闸板、阀座、填料函、密封填料、上密封座、填料压盖及传动装置等零件组成。在全开时整个流通直通，此时介质运行的压力损失最小。闸阀主要由阀体、阀盖、阀杆、支架（亦有与阀盖一体）等驱动装置组成，其结构在阀体内类似闸阀一样的板状物与无相配的两阀座（或单阀座）之间垂直于流体移动，从而打开或切断流道，但闸阀只能作全开和全关 , 不能作调节和节流。闸阀适用范围广泛，主要应用于石油、化工、电力、医药火力发电厂等行业。闸板有两个密封面 , 最常用的模式闸板阀的两个密封面形成楔形、楔形 角随阀门参数而异 , 通常为 5°, 介质温度不高时为 2°52' 。楔式闸阀的闸板可以做成一个整体，叫做刚性闸板；也可以做成能产生微量变形的闸板 , 以改善其工艺性 , 弥 补密封面角度在加工过程中产生的偏差 , 这种闸板叫做弹性闸板。