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4.4.1 阀杆的转矩计算
① O型圈的转矩
O型圈的转矩按以下公式进行：
MO?MT?MT'
密封用O型圈1的转矩公式：
MT?1FT?dT 2又由：FT???dT(0.33?0.92?0?d0?PN)
1得： MT???dT2(0.33?0.92?0?d0?PN)
2MT?0.5?3.14?44.482?(0.33?0.92?0.15?1.88?42)
?MT?34871.68N?mm?34.9 N?m
1密封用O型圈2的转矩公式：MT'=FT'?dT'
2又由：FT'???dT'(0.33?0.92?0?d0?PN)
1得： MT'???dT'2(0.33?0.92?0?d0?PN)
2MT'?0.5?3.14?38.12?(0.33?0.92?0.15?1.88?42)
?MT'?25585.46N?mm?25.6 N?m
所以，阀杆密封用O型圈提供的总转矩为：
MO?34.9?25.6?60.5N?m
② 止推垫片的转矩
止推垫片的转矩按以下公式进行：
Mn?1?DT+dTFn?2?2?? ?又由：Fn?得：Mn??D162T?2T?dT2??T?PN
?D64??dT2??DT?dT??T?PN
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Mn?3.14?(59.3?38.4)?(59.32?38.42)?0.05?42 64?Mn?20554.38N?mm?20.6 N?m
所以，止推垫片的转矩为20.6N?m。 ③ 特殊装置在阀杆上产生的转矩
（涉及公司机密，此处省去计算过程）MZ?7.23N?m ④ 球体传递的转矩
已经计算得到球体转矩为 MQ=197.952 N?m 综上，阀杆的总转矩为
MTotal=20.6N?m+7.23N?m+60.5N?m+197.952 N?m=286.282N?m 4.4.2 阀杆的强度计算
根据初定的阀杆结构，其???断面和?????断面处为危险截面，只要其均满足扭转强度要求，则阀杆强度通过。
平键根据ASTM B 17.1进行选择，在轴径为
34.93mm (1-3in)，其属于1?1~1?3 in系列内，
848则其型号定为516\，长度定为77.7mm。
???断面处的扭转应力为：
?N?
MQWI?I
图11 阀杆头截面图 图12 阀杆示意图
符号 定 义 27 描 述 浙江水利水电学院（设计）
表7 矩计算相定义1
?N WI?I ???断面处的扭转应力 ???断面处的抗扭转断面系数 阀杆头截面宽度 阀杆头截面长度 ?N?MQWI?I 阀杆转关符号
WI?I?0.9a2?b a b 26.09mm 41mm 所以，?N?MQ0.9a2?b?197952 20.9?26.09?41??N?7.88 MPa << [?N]
?????断面处的扭转应力为：
?N?MTotal WII?II
图13 阀丁头部的剖面图
表8 阀杆转矩计算相关符号定义2
符号 定 义 描 述 ?N ?????断面处的扭转应力 ?N?MTotal WII?IIWII?II d1 ?????断面处的抗扭转断面系数 阀丁头部的截面直径 WII?IIb?t(d1-t)2?? 162d1?d1334.93mm 28
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b 键槽宽度 键槽深度 7.92mm 3.97mm t WII?II3.14?34.9337.92?3.97(34.93-3.97)2???7932.43
162?34.93所以，?N?286282?36.1 MPa < [?N]
7932.43阀杆部分工作条件下受力复杂，分析难度较大，故采用有限元分析法对设计数据进行最终验证，验证结果如下，由图可见，在工作环境下，阀杆安全系数在最小处为1.8左右：
图14 阀杆有限元分析
由此可见，在以上参数条件下，阀杆设计符合要求。 4.4.3 阀杆连接键的强度计算
平键选用常用材料ASTM A36 COLD DRAWN，其性能参数见附录。根据平键受力情况，其强度计算主要从比压和剪切应力两方面计算。
① 平键的比压计算
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平键的比压计算公式如下：
P?2T
d1?K?L表9 阀杆平键计算相关符号定义
符号 定 义 平键的工作比压 描 述 P?2T d1?K?LP
d1 阀丁头的截面直径 平键的工作高度 平键长度 转矩 34.93mm 3.95mm K L 77.7mm T?MTotal?286282 N?mm T 所以，P?2?286282?53.4 MPa 小于A36许用比压值。
34.93?3.95?77.7② 平键的剪应力计算 平键剪应力按以下公式进行：
?J?2?MTotal2T?
d1?b?L34.93?7.92?77.7?2?286282
34.93?7.92?77.7??J?37.32 MPa < [?J]
所以，平键在工作条件下安全可用。
5. 高压时微转矩球阀特殊装置的设计及说明
【本部分设计内容涉及我公司重要机密，故此处只进行简单说明，敬请谅解！】
（1）结构
阀座上设有储油室，储油室由阀座、油室盖和连接体围合而成，与控油装置
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