闸阀阀杆强度的计算方法

1.阀杆直径的估算

对暗杆闸阀及DN≤400mm的明杆闸阀，其有效直径可按下式计算：

式中 d_F——阀杆直径（mm）；

Q——阀杆轴向力（N），取Q′、Q″中数值较大者。

对DN＞500mm、PN≤0.1MPa的明杆闸阀，考虑阀杆稳定性的影响，阀杆直径可按下式计算：

式中 D_MN——阀座密封面内径（mm）；

L_F——阀杆计算长度（mm），L_F＝（2.2～2.5）D_MN＋500。

2.阀杆强度计算

明杆闸阀关闭和开启时阀杆的受力及力矩分布见图2-15及图2-16。暗杆闸阀关闭和开启时阀杆的受力及力矩分布见图2-17及图2-18。

图2-15 明杆闸阀关闭时阀杆的载荷分布

图2-16 明杆闸阀开启时阀杆的载荷分布

图2-17 暗杆闸阀关闭时阀杆的载荷分布

图2-18 暗杆闸阀开启时阀杆的载荷分布

根据阀杆上的载荷分布状况，对危险截面分别进行拉压强度、扭转剪切强度及合成应力的校核，其计算式与截止阀相同。

（1）拉压应力校核 拉压应力按下式校核：

式中 σ——阀杆所受的拉压应力（MPa）；

Q_FZ——阀杆总轴向力（N）；

A——阀杆的最小截面积，一般为螺纹根部或退刀槽的面积（mm²）。

［σ］——材料的许用拉应力或压应力（MPa）。

（2）扭转剪应力校核 扭转剪应力按下式校核：

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式中 τ_N——阀杆所受的扭转剪应力（MPa）；

M——计算截面处的力矩（N·mm）；

——计算截面的抗扭断面系数（mm³），对圆形截面；

［τ_N］——材料的许用扭转剪应力（MPa）。

（3）合成应力校核 合成应力按下式校核：

式中 σΣ——阀杆所受的合成应力（MPa）；

［σΣ］——材料的许用合成应力（MPa）。

σ和τ_N应取同一截面上的值。

3.明杆闸阀阀杆端部的强度计算

阀杆端部尺寸见图2-19。

剪应力按下式校核：

图2-19 明杆闸阀阀杆端部尺寸

弯曲应力按下式校核：

4.暗杆闸阀阀杆凸肩的强度校核

阀杆凸肩的结构见图2-14，剪切强度按下式校核：

式中 Q_FZ——阀体总轴向力（N），取Q_F′_Z、Q″_FZ中较大者，Q_F′_Z、Q″_FZ的计算见上文。弯曲强度按下式校核：

式中 d₁、d₂——凸肩外径和内径（mm）。挤压强度按下式校核：

式中 σ_CY——阀杆凸肩的挤压应力（MPa）；

［σ_CY］——材料的许用挤压应力（MPa）。