4.9 閥桿的計算校核

4.9.1 閥桿總軸向力計算

閥門關閉或開啟時的總軸向力：

　　（4-64）

　　（4-65）

式中—閥門關閉時閥桿總軸向力，N；

—閥門開啟時閥桿總軸向力，N；

—介質作用于閥桿上的軸向力，N；

—閥桿與填料間的摩擦力，N；

Q￠、Q2 —關閉和開啟時，閥桿密封力，即閥桿與閘板間的軸向作用力，N。

　　（4-66）

—閥桿直徑，mm；

p —介質壓力，MPa。

　　（4-67）

—填料層總高度，mm；

—閥桿與填料摩擦系數，石棉為0.15，四氟乙烯、柔性石墨為0.05～0.1。

對于平行單閘板閘閥：

　　（4-68）

　　（4-69）

　　（4-70）

式中—關閉時密封面間的摩擦系數，見表4-3；

 —開啟時密封面間的摩擦系數，通常取；

—閘板組件的重量，N；

—閥座密封面的平均直徑，mm；

p —計算壓力，MPa，可取。

對于楔式單閘板閘閥：

　　（4-71）

　　（4-72）

式中 —楔式閘板的楔角，（°），通常取；

、 —密封面的摩擦角，，。

4.9.2 閘閥閥桿的力矩計算

閘閥閥桿的力矩計算表如表4-4所示。

表中符號說明如下：

、 —關閉和開啟時，推力軸承的摩擦力矩，；

、 —關閉和開啟時，閥桿凸肩與支座間的摩擦力矩，；

—關閉時，閥桿螺紋摩擦力矩，，；

—關閉時，閥桿螺紋的摩擦半徑，mm；

—關閉時，閥桿螺母凸肩與支架間的摩擦力矩，，；

—凸肩與支架的摩擦系數，見表4-5；

—凸肩與支架間環形接觸面的平均直徑，mm；

—開啟時，閥桿螺紋的摩擦力矩，，；

—開啟時，閥桿螺紋的摩擦半徑，mm；

—開啟時，手輪與支架的摩擦力矩，，；

—手輪與支架的摩擦系數，取。

、按式（4-73）、式（4-74）計算：

　　（4-73）

　　（4-74）

式中 —推力軸承的摩擦系數，；

—推力軸承的平均直徑，mm。

、按式（4-75）、式（4-76）計算：

　　（4-75）

　　（4-76）

式中 、 —關閉和開啟時的閥桿凸肩與支座面間的摩擦系數，一般取見表4-6；

—閥桿凸肩與支座環形接觸面的平均直徑，mm，。

4.9.3 閘閥閥桿的強度計算

4.9.3.1 閥桿直徑的估算

對暗桿閘閥及的明桿閘閥，其有效直徑可按式（4-77）計算：

　　（4-77）

式中—閥桿直徑，mm；

—閥桿的最大軸向力，即。

代入數據得

但又由《實用閥門設計手冊》中表9-40查得閥桿的最小直徑為120mm，所以最終確定閥桿直徑。

4.9.3.2 閥桿強度計算

（1）拉壓應力校核

　　（4-78）

式中 —閥桿所受的拉壓應力，MPa；

—閥桿總軸向力，N；

—閥桿的最小截面積，mm2，一般為螺紋根部或退刀槽的面積，；

—材料的許用拉應力或壓應力，MPa。

（2）扭轉剪應力校核

　　（4-79）

式中—閥桿所受的扭轉剪應力，MPa；

—計算截面處的力矩，N·mm；

—計算截面的抗扭斷面系數，；

—材料的許用扭轉剪應力，MPa。

（3）合成應力校核

　　（4-80）

式中—閥桿所受的合成應力，MPa；

—材料的許用合成應力，MPa。

4.9.3.3 閥桿的穩定性計算

閥桿的柔度

　　（4-81）

式中 —閥桿的柔度；

—閥桿的計算長度，即閥桿螺母至閥桿端部或閥桿凸肩至下端閥桿螺母間的長度，mm；

—閥桿的慣性半徑，mm，對圓形斷面；

—與閥桿兩端支承狀況有關的長度系數，無中間支撐閥桿的m值見表4-7。

4.9.4 閥桿穩定性校核

① 當時，閥桿穩定，不必進行穩定性校核。

② 當時，如滿足式（4-82）條件，則閥桿穩定。

　　（4-82）

式中—閥桿的壓應力，MPa；

、 —與材料性質有關的系數，MPa；

—穩定安全系數，取。

按式（4-83）計算：

　　（4-83）

式中 —關閉時閥桿總軸力，N。

③ 當時，如滿足式（4-84）條件，則閥桿穩定。

　　（4-84）

式中 —閥桿材料的彈性模量，MPa。