论文总字数：19199字

摘 要

阀门是一种利用启闭件切断、接通和调节管路中流体的机械。在生产过程和实际应用中，阀门能起到调节流量，改变介质的流动方向，甚至在发生故障时，通过传感器反馈给阀门的控制装置，起到安全保护的作用。阀门依据其多样的功能，遍及在石油化学、冶金、水利电力、造船、核能等国家重要工业以及人们的日常生活中。随着阀门的应用渗透到工业与生活的方方面面，对阀门的材料、性能以及使用的要求以阶梯式提高，从而促进阀门工业的发展。

阀门使用最多的是以闸板在阀体的流道中心线垂直方向做升降移动的闸阀。其主要的作用是阻断管路中介质的流动。介质在通过闸阀的流道时，受到的阻力小。闸板启闭所需的力较小。介质的流向不受限制。还有结构简单，阀体的结构长度较小等优点。

本次课题需要设计一个DN350、PN20气动带手动楔式单闸板闸阀，目的在于了解闸阀的结构组成、掌握气动装置实现闸板启闭的工作原理以及闸阀的结构设计与校核。重中之重的是阀座与闸板密封面的设计，需要掌握密封的相关知识与计算。与普通手动闸阀不同是，对阀杆的校核计算需要进行两次，所以阀杆的计算也尤为重要。

课题首先需要根据给定的参数确定闸阀的基本结构。然后确定各部件的材料与结构尺寸，完成受力分析。接着对各部件进行强度与稳定性的验算。最后借助Auto ACD软件依照前期设计出的尺寸参数，完成图纸的绘制。

关键词：楔式闸阀 气动 密封面 单闸板

Abstract

The valve is a kind of machinery that uses the opening and closing parts to cut off, connect and regulate the fluid in the pipeline. In the production process and practical application, the valve can regulate the flow, change the flow direction of the medium, and even in case of failure, it can feed back to the control device of the valve through the sensor, which plays a role of safety protection. According to its various functions, valves are widely used in petrochemical, metallurgy, water conservancy and electric power, shipbuilding, nuclear energy and other important national industries as well as people's daily life. With the application of the valve penetrating into all aspects of industry and life, the material, performance and use requirements of the valve are stepped up to promote the development of the valve industry.

The most commonly used valve is the gate valve with the gate moving vertically along the center line of the flow passage. It mainly blocks the medium flow in the pipeline. When the medium passes through the flow passage of the gate valve, the resistance is small. The force required for ram opening and closing is small. The flow direction of media is unlimited. It also has the advantages that the structure is simple and the valve body has small structure length.

This project needs to design a DN350, PN20 pneumatic single gate valve with manual wedge, the purpose is to understand the structural composition of the gate valve, master the working principle of pneumatic device to achieve gate opening and closing, and the structural design and verification of the gate valve. The most important thing is the design of sealing surface of valve seat and ram, which requires the knowledge and calculation of sealing. Different from the ordinary manual gate valve, the check calculation of the valve rod needs to be carried out twice, so the calculation of the valve rod is particularly important.

Firstly, the basic structure of gate valve needs to be determined according to the given parameters. Then select the material and find out structural dimensions of each component to make the stress analysis be completed. Then check the strength and stability of each component. At last, the drawing is finished by auto ACD software according to the dimension parameters designed in the early stage.

Key words: wedge gate valve pneumatic sealing surface single gate

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题的研究背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国内研究现状 1

1.2.1 国外研究状况 2

第二章 气动带手动楔式闸阀的工作原理及其结构特点 3

2.1 工作原理 3

2.2 结构特点 4

第三章 气动带手动楔式闸阀的设计与计算 5

3.1阀体的设计计算 5

3.1.1 阀体的选材 5

3.1.2 阀体的结构形式、结构长度与连接尺寸 5

3.1.3 闸阀结构设计计算 6

3.1.4 中法兰结构设计与计算 8

3.2 闸板的结构设计与校验计算 13

3.2.1 闸板密封面尺寸 13

3.2.2 闸板与阀体档宽以及公差计算 14

3.2.3 闸板与阀杆连接的T型槽尺寸 14

3.2.4 闸板的其他尺寸 15

3.2.5 闸板密封面比压计算 15

3.2.6 闸板强度验算 16

3.3 阀杆的结构设计与校验计算 16

3.3.1 阀杆的最大轴向力 16

3.3.2 阀杆直径估算 17

3.3.3 阀杆强度校核 18

3.3.4 阀杆稳定性校核 20

3.3.6 设计阀杆的主要尺寸 21

3.4 阀盖与填料装置的设计与计算 22

3.4.1 阀盖的设计与计算 22

3.4.2 填料函与填料压盖的设计与计算 23

3.4.3 上密封座尺寸 28

3.5气缸的设计与计算 28

3.5.1 气缸直径的估算与选取 28

3.5.2 气缸的比压验算 29

3.5.3 阀杆的校核 31

3.6主要其他零部件的设计以及校核 32

3.6.1 选定滚动轴承 32

3.6.2 手轮直径的确定 32

3.6.3 阀杆螺母的校核 33

3.6.4 上活塞与T型槽连接螺钉的校核 34

第四章 气动带手动楔式单闸板闸阀的成本核算 36

4.1 设备成本费用 36

4.2 人工费 37

4.3 设备制造费用 37

第五章 总结 39

参考文献 40

致谢 42

第一章 绪论

• 1. 课题的研究背景与意义

闸阀是比较常见的通用阀门，适用于水、气、油及含酸、碱类腐蚀性等介质环境。在石油化工、电力、冶金、煤炭等重轻工业行业，闸阀都有着应用与研究^[1-4]。但随着工业自动化的发展，普通的手动闸阀已经不能满足工业生产高速发展的需要。闸阀的口径有大有小。口径较大的手动闸阀在开关时费力且不方便，需要多人或借助工具进行操作，大大增加劳动强度,而且在一定程度上落后的操作方式阻碍了生产朝自动化发展的步伐。随着工艺流程朝着自动化控制发展以及远距离流体输送技术的实现，现代闸阀需要进一步的设计与开发。通过程序用于远距离控制与调节的闸阀驱动装置(电动、气动、液动等)已经得到应用^[5-7]。

气动带手动闸阀是在手动的基础上加入气动装置，借助压缩空气来实现闸板的升降，通过程序控制阀门气动装置来实现远距离流体的流通与切断。气动带手动闸阀在实际应用中极大程度地减轻工人劳动强度,提高工作效率。在生产过程中有事故发生，也能第一时间进行阀门的开关操作, 事故造成的经济损失得到减轻。不仅如此，气动闸阀在驱动结构上得到优化，性能更加可靠,操作和维修更加方便^[8]。

• 1. 国内外研究现状
     1. 国内研究现状

国内闸阀在石油化工邻域有着许多的研究。在远距离闸阀控制方面，例如，陈祈等学者将光电编码器与智能工具结合并引入到井下,接通电路，在光电编码器上刻制编码来控制井下智能工具，实时调节闸阀开度,减少电机转速对闸阀的影响^[9]。在加强闸阀环境适应方面，例如，马敏莉等学者通过对阀体关键部件的优化设计并进行压力试验，突破加氢装置用高压力级锻钢闸阀适应苛刻工况条件的设计难点^[10]。

请支付后下载全文，论文总字数：19199字