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摘 要

本次设计是根据前人的经验参考各类国家标准以及阀门设计手册，对公称压力DN为500mm，公称压力为4.0MPa的球阀进行设计，设计思路很明确，其中主要包括了材料的选择，接下来就是对其进行结构上的设计，然后要考虑质量，所以强度校核是必不可少的。而且因为球阀种类的多种多样，同时存在各种各样的设计方法，这些方法的适用范围也不尽相同，所以需要根据不同的特点来选择合适的结构。

本次设计是管线硬密封球阀，着眼于要求给定的设计条件，参照理论力学和材料力学原理，在依照相应的国家标准的基础上，参考了国内外设计球阀的经验，借助了AUTOCAD软件对球阀进行二维制图，最终确定了球阀的结构形式，设计完成并进行校核。这对今后的学习和工作的设计有一定的参考价值。

关键词：硬密封球阀 结构设计 强度校核

Abstract

This design is based on the experience of predecessors with reference to various national standards and valve design manuals. It is designed for ball valves with a DN of 500 mm and a nominal pressure of 4.0 MPa. It mainly includes material selection, structural design and strength check. Under the premise that the material and structure meet the strength, try to consider the lower cost, and use a simpler structure to achieve the optimization of the product. Because the ball valve type is different, the scope of application is also different, so you need to select the appropriate according to different characteristics structure.

This design is a pipeline hard seal ball valve, focusing on the requirements of a given design, based on the corresponding national standards, with reference to the experience of designing ball valves at home and abroad, using the AUTOCAD software to perform two-dimensional mapping on the ball valve, and ultimately determine The structure of the ball valve was designed and checked. This has certain reference value for the design of future study and work.

Keywords: hard seal ball valve； structural design,；strength check

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 选题意义 1

1.2国内及国外阀门的发展 1

1.2.1国外阀门的发展 1

1.2.2国内阀门的发展 1

1.3 本文研究的主要内容，方法和目标 2

第二章 管线硬密封球阀的工作原理及结构特点 3

第三章 阀门的设计与计算 4

3.1 阀体的设计与计算 4

3.1.1 确定阀体的结构形式，结构长度和连接尺寸 4

3.1.2 阀体的材料选择 4

3.1.3 确定球体通道直径 5

3.1.4确定球体直径 5

3.1.5 阀座设计 5

3.1.6 计算阀体的壁厚 6

3.1.7 阀体与阀座之间密封比压的计算 6

3.1.8 阀体中法兰的设计与计算 8

3.2 阀杆的设计与计算 11

3.2.1 总轴向力 11

3.2.2球阀阀杆的强度计算 12

3.3 阀盖的计算 13

3.3.1 阀盖及支架 13

3.3.2 填料压盖的设计与计算 14

3.4 其他主要零件的设计与校核 16

3.4.1 滚动轴承的选取 16

3.4.2 阀杆螺母的校核 17

3.4.3 上活塞与T型槽接头连接螺栓的校核 18

第四章 结论 19

第五章 经济性分析 20

参考文献 21

致谢 23

绪论

1.1 选题意义

阀门是控制流体流动的装置，他在我们的日常生活中有着广泛的应用，比如石油化工，长管线运输等等，而我所研究的球阀又是其中比较常见的，完成球阀的一系列设计有助于我们更好的理解阀门的工作原理，不断的积累经验，可以更好的改进产品，这对工业的发展有着极大的推动作用。球阀分为两类，一种是浮动球式，一种是固定球式，根据不同的设计要求对球阀合理的进行设计能够使我们的工作效率得以提高，帮助企业获得更高的经济效益。

1.2国内及国外阀门的发展

1.2.1国外阀门的发展

球阀的出现非常之早，距今大约已有几十年的时间，它不断发展，现已成为一种很常见的阀门，在航空航天、石油化工、管线运输、食品建筑等领域发挥着重要作用。目前来讲，美国是阀门规模世界之最，其阀门协会拥有上百家企业，利润之巨，举世瞩目，现在拥有的最大球阀公称通径已达3050mm，最大设计压力甚至能达到72MPa，很多企业生产的阀门都是非常值得中国学习的。

德国的机械制造水平毋庸置疑的强大，它靠着优良的产品品质占领了市场，德国的阀门企业属于专精类型，每个企业都会在自己的领域大放异彩。

日本当然也是一个技术性很强的国家，他生产的阀门有一个很大的优点，就是在价格方面是很能吸引消费者的，在加上有着日本强大的技术保证，所以阀门的质量也相当的高，在中国的一些中低端市场是有着很大的统治地位的。

1.2.2国内阀门的发展

由于有着前人大量的经验，我们可以很明显的看到，国内阀门的发展还是相当迅速的。国产甚至在某些方面，我们并不落后与发达国家，在不同的发展领域，迈出的步子也不一样，我们目前正在走专精路线，越来越像高端领域去发展，这很关键，在全球化力量的推动下，我们开始与发达国家进行一轮新的较量，伴随着国际市场的冲击，我们激流勇进，越来越能在洪流中站稳脚跟，当然随着阀门的不断发展，新的挑战也不断出现，伴随着产品的更新换代，新的标准和规范也被提了出来，企业应该肩负起自己的责任，不断地提高自己的科研水平和生产水平，推动阀门不断向前发展，未来的阀门必将是多种多样的，而且更加的环保节能，更加的人工智能。我们将会肩负起责任。

1.3 本文研究的主要内容，方法和目标

球阀可能历史并不太久远，所以可以参考的前人经验并不多，本文也仅是参考标准做的一些常规设计。设计要求是公称直径DN为500mm，公称压力为PN40公斤的球阀，对其进行结构设计，然后是强度校核，最后还要进行关键零部件的分析，并在计算结果明确时候作出零件图和装配图。

方法和目标还是很明确的，主要包括以下几点：

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