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摘 要

阀门系统属于管道液体运输体系内控制系统的一部分，它在工业应用中起着至关重要的作用。闸阀由于其液体摩擦阻力较小，开启闭合扭矩较小，以及其走向不受限等优势，是多种类型的阀门中使用较为普遍的一类。闸阀主要是用作调节管路中液态物质的截流功能。阀门的种类有很多，楔式闸阀为本次设计所选定的阀门类型，之所以名为楔式闸阀，是因为阀座密封面和阀杆杆件之间会形成一个小楔角。

阀门的用途极广，无论是在重工业的生产运输中，还是在日常生活中，都离不开阀门，阀门已经渗透到了各个行业的方方面面。

本次毕业设计所要设计的装置具体是气动带手动楔式单闸板闸阀，在计算中，主要以几大主要零配件为主，它们分别是阀体、阀座、法兰、闸板、阀盖、阀杆、气缸等。主要零部件的设计完成后，再考虑一些链接件、安全附件等的尺寸。在本次设计中，不仅要考虑国家各种标准规范，而且还要结合实际的运用，才能最终确定各种零部件的尺寸。本次设计不仅包括理论数据的运算，还包含CAD图的绘制，在计算书中将各种计算数据确定下来后，先绘制阀门的各种零件图纸，最后再绘制总的装配图。

关键词:楔式闸阀 密封 气动带手动

DN300, PN25 single cylinder pneumatic with manual wedge type single gate valve design

Abstract

The valve system is a part of the control system in the pipeline liquid transport system and it plays an important role in the industrial application.Gate valve because of its liquid friction resistance is small, the opening and closing torque is small, and its trend is not limited and other advantages, is a variety of types of valves in the use of a more common class.Gate valve is mainly used to regulate the liquid material in the pipeline closure function.There are many kinds of valves, wedge gate valve for the design of the selected valve type, so called wedge gate valve, because the seat sealing surface and stem stem will form a small wedge Angle.The use of the valve is very wide, whether in the production and transportation of heavy industry, or in daily life, are inseparable from the valve, the valve has permeated every aspect of each industry.

This graduation design to design the device is pneumatic with manual wedge type single gate valve, in the calculation, mainly to several main parts, they are respectively the body, seat, flange, gate, cover, stem, cylinder.After the design of the main parts is completed, the dimensions of some link parts, safety accessories and so on should be considered.In this design, not only to consider the various national standards of norms, but also combined with the actual application, in order to determine the final size of various parts.The design not only includes the calculation of theoretical data, but also includes the drawing of CAD drawings, in the calculation book to determine the various calculation data, the first drawing of various parts of the valve drawings, finally in the drawing of the general assembly drawings.

Keywords: Wedge gate valve; Seal; Pneumatic belt manual

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题意义 1

1.2阀门的发展 1

1.2.1国内阀门 1

1.2.2国外阀门 2

第二章 阀门的设计和计算 4

2.1阀门设计基本内容 4

2.2阀体设计与计算 4

2.2.1阀体的选材 4

2.2.2阀体的铸造形式与结构 5

2.2.3阀体的结构尺寸与长度 5

2.2.4阀体的流动通道 6

2.2.5阀座密封结构设计与计算 6

2.2.6阀体壁厚的计算 8

2.2.7中法兰的设计与计算 9

2.3闸板设计和计算 11

2.3.1闸板密封面相关数据的确定 11

2.3.2闸板和阀体档宽及其公差的计算 12

2.3.3闸板结构和尺寸 13

2.3.4闸板密封面比压 15

2.3.5闸板强度校核 15

2.4阀盖的计算 15

2.5阀杆的设计 17

2.5.1阀杆的总轴力 17

2.5.2阀杆直径的估算 18

2.5.3阀杆强度校核 19

2.5.4阀杆稳定性校核 21

2.5.5阀杆的尺寸 23

2.6填料装置 24

2.6.1填料压盖 24

2.6.2上密封座 32

2.7气缸 32

2.7.1气缸的直径 32

2.7.2气缸的校核 33

2.8其它零件 34

2.8.1滚动轴承 34

2.8.2手轮直径 35

2.8.3阀杆螺母的校核 36

2.8.4上活塞和T型槽 37

第三章 成本核算 38

3.1人工成本 38

3.2设备制造费用 39

第四章 结论 43

参考文献 45

致谢 48

第一章 绪论

1.1选题意义

闸阀通常用会被用在全部开启状态或全部关闭状态的工作场合^[1]。当闸阀全部打开的时候，闸阀所受到的压力相当小；当闸阀全部关闭的时候，期望上将具备有较稳定的密封性能。随着现代化城市的发展，闸阀在各种不同的领域中发挥着越来越重要的作用，其所被应用的范围同样也在不断扩大。然而，这对闸阀的要求也越来越高，因为闸阀的工作所处环境渐渐变得越来越高温化、强腐蚀化、高压力化等，这就对闸阀的技术和工艺性能有了更高的挑战，更新的要求^[2]。楔形闸阀的密封工艺性能是一个关系到多方面技术的问题^[3]。这不仅仅和单纯的密封工艺技术的发展有很大关系，而且也涉及了多复合材料的应用，更要考虑多方面因素，例如阀门的启闭力矩、工作时所处环境、结构是否合理、尺寸大小等等^[4]。所以，为了满足现代工业对阀门功能的需求,以及现存闸阀的一些密封问题及功能性的不足，设计出一种性能优秀且方便人工操作的闸门是很有必要的。

1.2阀门的发展

1.2.1国内阀门

在我国的生产阀门行业中，除去压力较低的阀门的生产量能够勉强满足需求外，我国的高压力阀门目前依然主要依赖从外国进口^[5]。从阀门生产的类别上来讲，我国的阀门生产工艺也能够生产十几种类别的阀门^[6]。随着现代化经济市场的持续健康飞速发展，以及国家对阀门行业投资逐渐扩大，我国的阀门产品市场需求也越来越大。此外，我国如今正在大力建设现代化工业时代，在向新时代的道路迈进过程中，阀门等零部件的需求肯定也会大大增加^[7]。我国几项创世性大工程如西气东输等，也更一步促进了工业的发展，让我国的管路线的运输技术有了突飞猛进的长进^[8]。

我国科研人员近些年来在阀门的研究上也耗费了巨大的心血，随之换来的是累累硕果^[9]。刘惺^[10]等人使用有限元分析来分析楔式闸阀的受力情况，最终得出闸阀失效的主要原因是阀座的失效。阀门在工业生产中，有一种常见的问题，就是材料失效导致的内漏^[11]。袁文君^[12]等人通过对阀门整体结构的分析，找出了阀门内漏的原因。王宇峰^[13]通过构建模型分析了楔式双闸板闸阀的密封失效原因，试验后发现导致密封失效的原因是由于高温气体进入了阀门内缝，使其温度过高。

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