3.3 球阀的设计计算

3.3.1 球阀密封力的计算

（1）为简化计算，往往忽略预紧力Q1，阀座滑动摩擦力及流体静压力Q2在密封面余隙中的作用力QJ，这样密封力仅等于流体静压力在阀座密封面上的作用力QMJ：

将上式代入可得：

（2）在球阀初步设计时，为了便于确定b，DN及p的关系，设，带入上式可得：

（3）将许用比压MPa，，MPa带入式（3-22）可得：

　　（3-22）

MPa，满足。

（4）球阀密封力的精确计算还要计算预紧力Q1，故可知：

预紧力计算公式如下：

式中 qmin —预紧力所需的最小比压，MPa，MPa；

D1 —阀座内径，mm；

D2 —阀座外径，mm；

可得：Q1=0.226kN，故Q=6.38kN。

3.3.2 球阀的转矩计算

阀前阀座密封的固定球阀的转矩计算。

总转矩：

　　（3-23）

式中 Mm —球体与阀座密封圈间的摩擦转矩，；

Mt —阀杆与填料间的摩擦转矩，；

Mu —阀杆台肩与止推垫的摩擦转矩，；

Mc —轴承的摩擦转矩，。

（1）Mm的计算

　　（3-24）

式中 Q —固定球阀的密封力，N，；

QMJ —流体静压力在阀座密封面上引起的作用力，N；

　　（3-25）

d1 —浮动支座外径，mm；

D1 —浮动支座内径，近似等于阀座密封圈内径，mm；

p —流体压力，MPa；

QJ —流体静压力在阀座密封面余隙中的作用力，N；

　　（3-26）

pJ —余隙中的平均压力，当余隙中的压力呈现线性分布时，可近似取pJ=p/2；

D2 —阀座密封圈外径，mm；

Q1 —预紧密封力，N；

　　（3-27）

qmin —预紧所必需的最小比压，qmin=0.1MPa，并保证qmin≥2MPa，弹性元件应根据值的大小进行设计；

Q2 —阀座活动的摩擦力，N；

　　（3-28）

d0 —阀座O形圈的横截面直径，mm；

μ0 —橡胶对金属的摩擦系数，μ0=0.3～0.4；油润滑时，μ0=0.15；

d1 —浮动支座外径，mm；

p —流体压力，MPa。

（2）的计算

　　（3-29）

式中 Mt1 —V形填料与圆形片装填料的摩擦转矩，N·mm；

；

Z —填料个数；

h —单个填料高度，mm；

dT —阀杆直径，mm；

Mt2 —O形圈的摩擦转矩，N·mm；

　　（3-30）

d0 —阀杆O形圈的横截面直径，mm。

（3）Mu的计算

　　（3-31）

式中 DT—止推垫外径，mm。

（4）的计算

　　（3-32）

式中 —轴承与阀杆之间的摩擦系数，复合轴承：。