技術(shù)文章
1.6MPaDN300~DN1000英標鑄鐵閘閥的設(shè)計
闡述了1.6MPaDN300~DN1000英標鑄鐵閘閥的結(jié)構(gòu)特點、設(shè)計計算、設(shè)計驗證——型式試驗。
英標鑄鐵閘閥設(shè)計設(shè)計驗證
1 概述
BS5163、BS51501.6MPaDN300~DNl000英標鑄鐵閘閥,在英國、新加坡、馬來西亞和中東一些國家的供水管道和工業(yè)管道上被廣泛使用,其結(jié)構(gòu)特點見:開式齒輪傳動閘閥見圖1;閉式齒輪傳動閘閥見圖2。
本文著重闡述了1.6MPaDN300~1000英標鑄鐵閘閥的閥體壁厚、閥蓋壁厚、閘板壁厚、閥桿直徑的設(shè)計計算和設(shè)計驗證——型式試驗。
2 設(shè)計
2.1閥體壁厚的設(shè)計計算
BS5163、BS5150標推中并未給出殼體zui小壁厚的數(shù)據(jù),設(shè)計時,必須對閥體壁厚進行設(shè)計計算。
設(shè)計時,將閥體中腔的截面形狀設(shè)計為近似橢圓形,見圖3,其壁厚S′B1的設(shè)計計算,是用橢圓形壁厚的計算公式導(dǎo)出的計算公式:式中K——近似橢圓形截面閥體壁厚系數(shù),其中DN300~DN500,K取1.13,DN600~DNl000,K取1.07;
P——介質(zhì)壓力,設(shè)計時,P取1.6MPa;
a——近似橢圓形截面的長軸(mm);
——鑄鐵(HT250)許用拉應(yīng)力,取35.28MPa;
C——腐蝕余量,C取5(mm)。
DN300~DN1000閥體zui小壁厚的設(shè)計計算結(jié)果見表1。
設(shè)計中發(fā)現(xiàn),閥體壁厚的設(shè)計,除了考慮閥體強度之外,還應(yīng)考慮閥體的剛度,即應(yīng)將閥體體腔的變形(指在1.6MPa介質(zhì)壓力的作用下)控制在0.001DN范圍之內(nèi),否則,閥體會因受力變形而無法達到密封。
解決閥體剛度的方法見圖1,在閥體的外部、內(nèi)腔設(shè)計加強筋,且閥體外部的加強筋與閥體的端法蘭相連接,來達到增加閥體的剛性,必要時可設(shè)計成不等壁厚,即增加閥體近似橢圓形截面中腔部分的壁厚。
2.2 閥蓋壁厚的設(shè)計
設(shè)計時,閥蓋壁厚S′B2通常不再進行設(shè)計計算,直接取閥體壁厚的0.95作為閥蓋的壁厚。DN300~DN1000閥蓋zui小壁厚數(shù)據(jù)見表2;閥蓋加強筋的設(shè)計見圖1。
2.3 閘板壁厚的設(shè)計計算
BS5163、BS5150標準中,同樣未給出閘板zui小壁厚的數(shù)據(jù),設(shè)計時,必須對閘板壁厚S′B3進行設(shè)計計算,其計算公式如下:式中d——通徑(mm);
P——介質(zhì)壓力,設(shè)計時,P取1.6MPa;
——鑄鐵(HT250)許用彎曲應(yīng)力,取56.84MPa;
C——腐蝕余量,C取3(mm)。
DN300~DN1000閘板zui小壁厚的設(shè)計計算結(jié)果見表3。
2.4閥桿直徑的設(shè)計計算
BS5163、BS5150標準中,同樣未給出閥桿zui小直