3.3 球閥的設計計算

3.3.1 球閥密封力的計算

（1）為簡化計算，往往忽略預緊力Q1，閥座滑動摩擦力及流體靜壓力Q2在密封面余隙中的作用力QJ，這樣密封力僅等于流體靜壓力在閥座密封面上的作用力QMJ：

將上式代入可得：

（2）在球閥初步設計時，為了便于確定b，DN及p的關系，設，帶入上式可得：

（3）將許用比壓MPa，，MPa帶入式（3-22）可得：

　　（3-22）

MPa，滿足。

（4）球閥密封力的精確計算還要計算預緊力Q1，故可知：

預緊力計算公式如下：

式中 qmin —預緊力所需的最小比壓，MPa，MPa；

D1 —閥座內徑，mm；

D2 —閥座外徑，mm；

可得：Q1=0.226kN，故Q=6.38kN。

3.3.2 球閥的轉矩計算

閥前閥座密封的固定球閥的轉矩計算。

總轉矩：

　　（3-23）

式中 Mm —球體與閥座密封圈間的摩擦轉矩，；

Mt —閥桿與填料間的摩擦轉矩，；

Mu —閥桿臺肩與止推墊的摩擦轉矩，；

Mc —軸承的摩擦轉矩，。

（1）Mm的計算

　　（3-24）

式中 Q —固定球閥的密封力，N，；

QMJ —流體靜壓力在閥座密封面上引起的作用力，N；

　　（3-25）

d1 —浮動支座外徑，mm；

D1 —浮動支座內徑，近似等于閥座密封圈內徑，mm；

p —流體壓力，MPa；

QJ —流體靜壓力在閥座密封面余隙中的作用力，N；

　　（3-26）

pJ —余隙中的平均壓力，當余隙中的壓力呈現線性分布時，可近似取pJ=p/2；

D2 —閥座密封圈外徑，mm；

Q1 —預緊密封力，N；

　　（3-27）

qmin —預緊所必需的最小比壓，qmin=0.1MPa，并保證qmin≥2MPa，彈性元件應根據值的大小進行設計；

Q2 —閥座活動的摩擦力，N；

　　（3-28）

d0 —閥座O形圈的橫截面直徑，mm；

μ0 —橡膠對金屬的摩擦系數，μ0=0.3～0.4；油潤滑時，μ0=0.15；

d1 —浮動支座外徑，mm；

p —流體壓力，MPa。

（2）的計算

　　（3-29）

式中 Mt1 —V形填料與圓形片裝填料的摩擦轉矩，N·mm；

；

Z —填料個數；

h —單個填料高度，mm；

dT —閥桿直徑，mm；

Mt2 —O形圈的摩擦轉矩，N·mm；

　　（3-30）

d0 —閥桿O形圈的橫截面直徑，mm。

（3）Mu的計算

　　（3-31）

式中 DT—止推墊外徑，mm。

（4）的計算

　　（3-32）

式中 —軸承與閥桿之間的摩擦系數，復合軸承：。