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梯形螺纹阀杆抗拉截面面积的计算

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梯形螺纹阀杆抗拉截面面积的计算 ≈>L). I -/ — -.j 阀 r J 梯形螺纹阀杆抗拉截面面积的计算 1993年第 3坩j 上海市通用机械技术研究所 王铁山 丁 ,弓 ——’‘。一 摘要 对闸阀梯形螺纹阀杆和闸板T形槽的杭拉强度进行j试验和分析。讨论 j梯形螺纹阀 杆抗拉截面面积的计算方法 试验结果表明.计算小直径嗣杆梯形螺纹抗拉截面积采用套式F一寻 ( ) 是准确合理 的。 主题词 阀自杆抗拉强度 博 一 ~ ———:_一 一 样够毫弘 1.前言 对于钢制楔式闸阀,在校桉计尊梯形...

梯形螺纹阀杆抗拉截面面积的计算
≈>L). I -/ — -.j 阀 r J 梯形螺纹阀杆抗拉截面面积的计算 1993年第 3坩j 上海市通用机械技术研究所 王铁山 丁 ,弓 ——’‘。一 摘要 对闸阀梯形螺纹阀杆和闸板T形槽的杭拉强度进行j试验和 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 。讨论 j梯形螺纹阀 杆抗拉截面面积的计算方法 试验结果表明.计算小直径嗣杆梯形螺纹抗拉截面积采用套式F一寻 ( ) 是准确合理 的。 主题词 阀自杆抗拉强度 博 一 ~ ———:_一 一 样够毫弘 1.前言 对于钢制楔式闸阀,在校桉计尊梯形螺纹 阀杆承受的拉力时.常用公式 PI,=托hn (1) 式中 n——阀杆承受的拉力,N — — 材料应力集中系数,经验选取 — — 材料抗拉强度.MPa n——梯形螺纹抗拉截面积,mm 这里要讨论的是关于梯形螺纹抗拉截面积 F,的计算方法,通常采用公式 n一{州. (2) 式中 -为梯形螺纹的根径(即小径)。这与我国 梯形螺纹 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 中的“外螺纹截面积”的计葬方法 是一致的。这样计赏得到的 P,.值是一个近似 值.要比梯形螺纹的实际抗拉截面积小 如果单 独估算梯形螺纹阀杆可承受的拉力是可以的, 因为这样计算出的拉力值偏小,若可获得通过, 实际上就更安全了。但是.如果 这样的计算值 做为设计的依据,对阀门其他零件,如闸板T形 槽尺 诫 阀杆 T形头尺寸等进行承受力校核, 有时则很不准确,甚至会不符合标准规定,设计 出不合格产品 铜制楔式闸阀在操作运行中,有时会出现 闸板与阀杆脱离的现象,使操作无法进行。这里 有两种可能,一是 T形连接机构设计不合理,不 能保证其有效的连接 。二是T形连接部位的抗 拉强度小于阀杆梯形螺纹处的抗拉强度,致使 阀门在超负荷开启时,闸板和阀杆的T形连接 处首先发生破坏 由于这种破坏缝生在闷门}q 部,操作者不易发现,因而极易引起更大的事 故。为避免这种情况的出现,美国API 600和我 国 GB12234等标准中都明确规定,楔式闸板和 阀杆的T形连接“其连接处的强度应大于阀杆 梯形螺纹根部的强度”。按规定似乎不应再出现 上述问题了 实则不然,据了解仍有国产或进口 闸阀(按 API 600生产)的T形槽损坏,出现闸 板与阀杆脱离的现象。因此,在钢制懊式闸阀设 计中,如何确保阀杆和闸板 T形连接处的强度 大于阀杆梯形螺纹处的强度,是一项重要的计 尊内容 2.试验 ZidelI闸阀是按美国Zidell公司提供的符合 API 600标准的图纸生产的外销产品。在对其进 行试验研究时.做了阀杆、闸板组合拉伸的破坏 性试验。试验数据见表 l。 由试验数据可以看出,闸板 T形槽的破坏 力都小于阀杆梯形螺纹处的拉断力。.在组合拉 伸试验时,都是阀板T形槽处发生破坏,这是不 符合美国API 600标准规定的。 为此,以 .150咧(76ram,2.0MPa)闸阀为 侧.对阀杆和闸板进行理论承力计算。结果是直 径为 ’(22.2ram)的阀杆理论计算最大承拉力 P 一124030N.闸板T形槽理论计算最大破坏力 , 一 131843N,安全系数n=1.06。从理论计算 维普资讯 http://www.cqvip.com VALVE DESIGN QQ:40444436 VALVE DESIGN QQ群号:40444436 1993年笫 3蒯 阀 门 分析.安全系数伪小.但还是符合标准规定的。 与实测数据比较就会发现,闸板 I形槽的破坏 力理论计算值与实洲值相差 3, .眈较接近,可 以认为闸板 T 形楷的强度计算是比较准确的。 表 l 而阀杆拉断力的理论计算值与实测值相差为 3O .这说明阀杆的强度计算不准确,误差太 大,该值不能作为设计依据。 闸 阀 阀 杆 闸板 ZidelI ICrl3 W CB 姐格 直径 拉断力( ) 破坏力(N) 3 ,150~i(76mm.2.OMPa) ‘(2 2ram) 163680 136220 1’,l5O~i(101_llIl1.2 0M ) l‘(25 4ram) 266560 158760 1’,60O~i(101ram.10.0MPa) 1坩 (28 6ram) 31360O 190120 针对这种现象,对各项计算参数作了进一 步分析。按式(1)计算时,阀杆材料为 1Crl3,热 处理后,FIB=167一L97,m一588MPa,是按厂标 选取的。经对同一试件实测, (22.2mm)阀杆 经热处理后 HB=185.%一643.8MPa。1 (25. 4ram)阀杆热处理后 HB=223,m一769.3MPa 甩实测 值计算阀杆梯形螺纹承受的最大拉 力, (22.2mm)阀杆为 135813N,r(25.4mm) 阀杆为 175830N。该拉力值与阀杆梯形螺纹处 的实际拉断力相比较.仍相差 l5 和 l3 。 为了搞清问题的原因,明确材料热处理因 素的影响,根据美国ASTM A182标准,改变了 阀杆热处理的要求,HB=207~302,对阀杆再 作拉伸破坏性试验,并对阀杆材料的o-b值进行 了实测,结果为 ,150p$i(76ram,2.0MPa)闸阀的 (22. 2mm)阀杆 试件 1 P 一190120N m一764.7MPa 矗 件 2 .一l89140N =760.8埘 4 ,150psi(101ram,2.0MPa)闸阀的 r(25. 4mm)阀杆 试件 1 凡=257740N a~=75,0.3MPa 试件2 Pz,=258720N . o'~=753.1MPa 用实测m值进行理论计算,则梯形螺纹阀 杆的抗拉力理论计算值为 - (22.2turn)阀杆 一16~:303N 一 764.7MPa r(25.4ram)阀杆 ,JL一224363N 一 750.孙 与实测值比较,仍分别小于 15 和 l3 . 与第 1次试验的结果完全一致,由此推断造成 的误差必然是由抗拉截面积 的计算方法造 成的,而与材料的热处理无关。 3.计算 在美国AP]600标准和我国GB12234标准 中,均指的是“梯形螺纹根部的强度”,而通常计 算梯形螺纹(包括普通螺纹)的截面积也是用梯 形螺纹的小径(即根径)d一进行的,这样既简单 又方便。但是梯形螺纹的截面积毕竟不等同于 以其小径 d一为直径的圆柱的截面积,这是显而 易见的。用小径dt计算的抗拉截面积只是一个 近似值,它必然小于梯形螺纹实际抗拉截面积, 这一点是肯定的。 试用梯形螺纹的小径 d 和中径 如的平均 值计算梯形螺纹的抗拉截面积 即 {( : ) (3) 与按式(2)计算得的值相比较, (2 2_2mm)闽 杆两值相差 15 .r(25.4mm)阀杆两值相差 l3 。因此,当我们用梯形螺纹的小径西与中 径 的平均值计算抗拉截面积,再进行阀杆梯 形螺纹处(见图)承受拉力的理论计算时,其结 果号试验实测的数值较为接近(表2)。 孵 亩宙 图 问杆受力截面分析 维普资讯 http://www.cqvip.com VALVE DESIGN QQ:40444436 VALVE DESIGN QQ群号:40444436 闽 门 1993年第 3期 表 2 阀杆受力理论计算 截 面 计肄名称 符 号 ; 公 式 单 位 结 果 直径 设计给定 (mm) (g2.2) 1 (25.4 T T 梯形螺纹小径 血 量汁给定 mm 16.61 19.80 梯形螺纹中径 如 设汁培定 F/Ill3 19.49 22.25 梯形螺纹截面秘 t {c z irlnl2 256.30 353.8O 材料抗拉强度 试验寝I得 m 764.70 750.3O 应力集中系数 经验选取 0.97 咀97 承受拉力 P} K~rn/,'z* N l901l 8 257t9 .4 Ⅱ I 材料抗剪强度 f 0. № 456.64 416 88 阀杆头部尺寸 6 设计给定 mm 32 35 阀仟头部尺寸 ^ 设计培定 Tnm l1 1 4 阀杆头部抗剪面积 t 2龇 mm2 704 980 阀杆头部抗剪力 —__f N 215255 291961 阀杆头部安全系数 n1 P,/ 1.13 】.13 以阀杆梯形螺纹承受最大拉力的计算值为 依据,相应修改了闸板 T形槽和阀杆头部的几 何尺寸,从理论计算上满足了美国API 600标 襄 3 准的要求 经破坏性拉伸试验,结果是在阀杆梯 形螺纹处产生破坏,而且实测结果与理论计算 值都很接近(表 3)。 3、I50psl(7钿堋,2.D胁 )I啊阀 r,150p~(1OlrmB,&Olvl1~)闸阀 阀杵 T一 1截面 闸板T形槽处 安垒系数 阀杆 I— I截面 闸板T形槽处 安生系数 扭断力 (N) 琥坏力 (N) 拉断力 (N) 破坏力 (N)- 计算值 190112.8 l 252163.8 1.32 257492.4 345675 4 l 1.34 实测值1 ]90]20 263130 1.38 257740 345940 】_34 1蛔l40 281750 1.d9 258720 344960 —1 33 4-分析 在进行 ZideU闸阀的试验研究中,一直注 意了理论计算值与实测值的比较.尤其是阀杆 梯形螺纹处抗拉力理论计算的准确性。这是因 为在阀门设计时,总是首先进行理论计算,或以 理论计算为依据确定几何尺寸,或先定几何尺 寸再以理论计算进行校核 对楔式闸阀来说,一 般都是先确定阀杆的公称尺寸,再根据阀杆梯 形螺纹处的承力计算确定阀杆头部和闸板 T 形槽的几何尺寸。如果阀杆梯形螺纹处承受力 计算不准确,尤其是在计算值偏小时,误差很 大,必将导致一系列相关尺寸确定的不合理。而 且会造成假象,即理论计算看似可行,而实际产 品达不到设计要求,出现在 Zidell阀门试验开 始时出现的情况。如果这种清况不被发现,制成 产品投入使用,极有可能出现闸板损坏,掉在阀 体里,引起严重的事故。 . 在对美国ZideU闸阀的试验研究中,不符 合 API 600标准规定的现象一般只出现在阀杆 直径为 ~1 (19.05~28.58mm)的阀门中 通过对各种直径的阀杆用两种方法进行抗拉截 面积的计算,我们发现随着阀杆梯形螺纹公称 直径的增大,抗拉截面积的计算差值减小。如梯 形螺纹T10×2的差值为 18 ,T30×3的差值 为 8 ,T40X3的差值则为5.3 。这就是说。 当梯形螺纹公称直径很大时.如 ≥40ram.即 使用梯形螺纹的小径 -,计算其抗拉截面积,因 其差值较小,仍可以使用。 另外,材料抗拉强度 对理论计算结果影 响很大,通常是根据设计手册提供的数据选取, 需要注意的是实际热处理是否同设计要求一 致 如有条件实测.进行校核为更好。 对于安全系数的选取,因阀杆头部和梯形 螺纹部分为同一体.阀杆 T形头部的抗剪安全 维普资讯 http://www.cqvip.com VALVE DESIGN QQ:40444436 VALVE DESIGN QQ群号:40444436 1993年第 3期 阀 门 系数可以取得小一些,一般 :1.1。对于闸板 T形槽的抗剪安全系数 和抗组合弯力的安 全系数 考虑与阀杆梯形螺纹部分是不同工 件,热处理后易产生误差,安垒系数可适当选 取大一些,一般№一m一1.3~1. 。这样既可确 保符合标准的要求,又不致于使结构尺寸过于 庞大,造 成不必要的浪费。 5.结语 经过理论计算和试验论证,我们认为公式 F =寻( ) 计算梯形螺纹抗拉截面积是 准确的,可信的,尤其对小规格梯形螺纹阀杆的 承力计算是非常必要的。 ‘ 一7 钢背复合轴套在蝶阀上的应用 槲搁门厂 丁 7弓 摘要 论述了低压大口径蝶阀轴套由原来铜材料改为GS 材料的可行性,提出了选配 GS 材 料轴套尺寸公差和安装过程中应注意的问题及解决办法。 主题词 塑堕蔓窒 塞鲤 纽 配合 蒜l词 近些年,钢背复合材料(国内GS2、Fz和国 外DX是同一种材料)在我国机械装置上应用 的相当广泛。它是以低碳钢板为基体,青铜粉或 青铜网为中间层,工程塑料为表面层,通过烧结 使之牢固地结合为一体的三层复合材料。它具 备了金属和塑料的优点,既具有优良的耐学陛, 又具有较高的承载能力,较好的尺寸稳定性,较 低的摩擦系数,是一讲 理想的新型轴承材料(表 1)。几年来,我厂将 GS2材料(中闻层为青铜粉, 表面塑料层为聚甲醛的钢背复台材料)应用在 低压大口径蝶阀上取得成功,并就 GS2材料能 否替代铜材料这个问题傲了大量的试验,进行 了比较和可行性分析。 。 毒 1 DX类材料的物理机jIjc性能 性 能 项 目 数 值 性 能 项 目 数 值 抗压强度(MPa) ≥ 294 磨损系数 l干摩蔫 .36×lO一6 线胀系数(1/'C) ≤ 土3×l0 5 (cms/3) ≤l脂润精 l 34×10—1 热导率Ew/(cm·-c)] ≥ 咀004×j18.68 投限P 值 I干摩擦 1 57~l_96 出 岫 虬 I干岸擦 0.10~0.25 (MPa·m/s) ≥I脂润惜 9.e1~l5.7 l脂澜滑 03~ 10 使 用 温 度 CC) 一j0~+1∞ 一 、Gsz材料的特性 蝶阀在工况使用中由于管道内有压力介质 流通,电动或手动阀门都不需要开关的很迅速 (特殊要求除外),因过快要产生水锤,对管路及 设备有破坏作用。一般转速在 O1~O.1m/s。 介质压力对开关 阀门力矩影响很大.即使是 IMI:~的低压介质对大 口径蝶阀轴套也将产生 很大压力。蝶阀这种操作特性正适合 G&材料 轴套使用特性 Gs2材料的动静摩擦系数相等, 低转时不会出现爬行。G岛材料在承载压缩载 荷时,由于钢板限制了塑料层的横向流动,使塑 料表面层处于三向压缩状态。因此它比纯塑料 承载能力提高 2倍以上。低压蝶阀一般轴套承 载能力为2O一3O咖 .而 Gs 材料承载能力在 44MI~以上,完全能够适应蝶阀的低转数重载 荷要求(表 2)。 维普资讯 http://www.cqvip.com VALVE DESIGN QQ:40444436 VALVE DESIGN QQ群号:40444436
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分类:生产制造
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