闸阀基础知识与设计计算

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1、闸阀基础知识及设计计算魏玉斌目录第一部分：闸阀基础知识，参数、典型结构及工作原理1.1阀门的定义1.2流体力学基本概念与术语1.3闸阀结构特点1.4闸阀类型1.5闸阀用途第二部分：闸阀设计计算2.1零件设计：2.1.1阀座设计闸阀基础知识及设计计算2.1.2闸板设计2.1.3阀体设计2.1.4阀盖设计2.1.5阀杆设计2.1.6装配设计2.2闸阀设计计算：2.2.1闸板厚度计算2.2.2阀体壁厚计算2.2.3密封比压计算2.2.4阀杆操作力计算1.阀门基础知、典型结构及工作原理1.1阀门的定义用来控制管

2、道内介质的，具有可动的机械产品的总体（见GB/T21465-20082.1）阀门是在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置。阀门是使配管和设备内的介质（液体、气体、粉末）流动或停止、并能控制其流量的装置。1.2流体力学基本概念与术语1.2.1.流动——物质在外力（如重力、离心力、压差等）作用下，发生宏观运动。1.2.2.流体——能够流动的物质液体、气体液体可以发生形变，其形状取决于所盛装的容器的形状，在理想状态下，液体不可压缩。气体可以改变大小，在密闭的容器中气体总是充满容器空间，气体可以压缩

3、。1.2.3.理想流体与实际流体：流动时没有粘滞性的流体为理想流体，流动时有粘滞性的流体为实际流体。很显然，理想流体并不存在，只是为了研究某些问题的方便而提出的假设。1.2.4.流体力学——研究流体平衡状态规律的科学为流体静力学，研究流体运动力学规律及其应用的科学为流体动力学，综合称流体力学。1.2.5.粘度——流体在流动时，在其分子间产生内摩擦的性质，称为流体的粘性。流体的粘性与温度有关，对于液体，温度升高粘度减小，气体温度升高粘度增加。粘性的大小用粘度表示，粘度又分为运动粘度与动力粘度。运动粘度υ单

4、位是m2/S，简称斯。动力粘度η单位是N•s/m2。或Pa.s（帕.秒）1.2.6.密度与比容单位容积物质的质量称为密度，单位为“千克/米3。常用符号ρ表示。单位质量的物质所占有的容积称为比容，用符号表示单位为“米3/千克(m3/kg)”。常用符号v表示。显然，ρ=1/v比重：γ=ρg。国际单位为：N/m3或kN/m3。η=ρυ1.2.7.流动状态：层流和紊流层流：各层之间不相混杂的分层流动叫做层流。湍流：流动具有混杂、紊乱的特征时叫做湍流。层流湍流（紊流）实际流速1.2.8.雷诺数英国物理学家雷诺曾作

5、过试验并得到判断流型的计算式，称为雷诺公式：Re=Vd/υ，式中，V为流速，m/s，d为管子直径，m.,υ为运动粘度，单位m2/s。因此，雷诺数Re是个无量纲常数，当Re＜2320时为层流，Re＞2320为紊流，所以，Re2320称之为临界雷诺数。1.2.9.水锤水锤——当管道中介质流速因某种外界原因发生急剧变化时，将引起液体内部压力产生迅速交替升降，这种交替升降的压力作用在管壁、阀门或其它管路元件上好像锤击一样，故称为水击（或水锤）。1.2.10.汽蚀汽蚀——由液体中逸出的氧气等活性气体，借助气泡凝结

6、时放出的热量，会对金属起化学腐蚀作用。这种气泡的形成发展和破裂以致材料受到破坏的全部过程，称为汽蚀现象。在泵或阀门压力低处水开始发生汽化时，随着流体流动到高压区域，气泡溃散，产生巨大冲击，破坏金属材料。气穴、空化。1.2.11.压力压力——液体单位面积上所受的垂直作用压力称为压力。通常用P表示。常用单位有巴、帕斯卡、兆帕、大气压等。换算关系：1bar=1.02kgf/cm2=100000Pa=0.1MPa。绝对压力、相对压力和真空度以绝对零压力作为基准所表示的压力，称为绝对压力。以当地大气压力为基准所表

7、示的压力，称为相对压力。相对压力也称表压力。相对压力为负数时，工程上称为真空度。真空度的大小以此负数的绝对值表示。绝对压力、相对压力与真空度的相互关系如下所示：1.2.12.流阻系数和压力损失由于流体存在粘性，流体流动中与管道壁面以及流体自身的摩擦所造成的阻力称为沿程阻力，沿程阻力所造成的流体能量损失称为沿程损失。沿程阻力系数常用λ表示。局部损失当流动边界发生急剧变化时，比如在流动方向发生改变的弯管处、管径改变的变径处、产生额外阻力的阀门等局部阻力存在而产生的能量损失，称为局部损失。产生局部损失的原因是

8、：流动断面发生变化时，断面流速分布发生急剧变化，并产生大量的旋涡。由于流体的粘性作用，旋涡中的部分能量转变为热能使流体升温，从而消耗机械能。管道进口、管道的突缩、突扩部分、阀门、弯头等管件部分均会发生局部阻力。局部损失与管长无关，只与局部管件有关局部阻力系数常用ξ表示。局部阻力的分类：流向改变流体改变方向突然扩大或突然缩小1.2.13.流量系数Cv、Kv流量系数Cv，指温度为60°F的水在规定的开启位置下压力损失为1磅时流经阀门的流量，单位