4.7 内压自密封阀盖的计算校核
阀盖和楔形密封垫之间按先接触密封设计，楔形密封垫的外锥面上开有1～2条环形沟槽。楔形密封垫的锥角分别为：
；
；
。
4.7.1 载荷计算
内压引起的总轴向力为：
（4-27）
式中 F —内压引起的总轴向力，N；
—密封接触圆直径，mm；
p —设计压力，MPa。
预紧状态时，楔形密封垫的轴向分力，即预紧螺栓的载荷为：
（4-28）
式中
—楔形密封垫密封力的轴向力，N；
—线密封比压，对碳素钢、低合金钢取
；
—摩擦角，钢与钢接触
；钢与铝接触
。
代入数据得
4.7.2 支承环的设计计算
支承环结构如图4-6所示。
图4-6 支承环
支承环结构尺寸确定后，需对作用于纵向截面的弯曲应力和a—a环向截面的当量应力进行强度校核。
（1）纵向截面的弯曲应力校核
（4-29）
式中
—弯曲应力，MPa；
—a—a截面的直径，mm；
—螺栓孔中心圆直径，mm；
—支承环外径，mm；
—支承环内径，mm；
—螺栓孔直径，mm；
—支承环厚度，mm；
—设计温度下，元件材料的许用压力，MPa。
（2）a—a环向截面的当量应力校核
（4-30）
式中
—当量应力，MPa；
—a—a环向截面的弯曲应力，MPa；
—a—a环向截面的切应力，MPa；
h —厚度，mm。
4.7.3 四合环的设计计算
四合环由四块元件组成，每块元件均有一个径向螺孔，计算式视为一个圆。
四合环结构如图4-7所示。
图4-7 四合环
对作用于a—a环向截面的切应力校核：
（4-31）
式中
—a—a截面直径，mm；
—拉紧螺栓孔直径，mm；
—拉紧螺栓数量，个；
—厚度，mm。
代入数据得
4.7.4 预紧螺栓的设计计算
预紧螺栓光杆部分直径计算：
（4-32）
式中
—预紧螺栓光杆部分直径，mm；
—常温下螺栓材料的许用应力，MPa；
—螺栓数量，个。
代入数据得
4.7.5 阀盖的设计计算
阀盖的结构尺寸确定后，对作用于纵向截面的弯曲应力和a—a环向截面的当量应力进行强度校核。
（1）纵向截面的弯曲应力校核
（4-33）
式中 
—纵向截面的弯矩，
；
—纵向截面抗弯矩系数，
。
按式（4-34）计算：
（4-34）
按下述方法确定：
当
时，
；
当
时，
。
式中
—纵向截面形心离截面最外端距离，mm；
—阀盖高度，mm；
—密封接触圆直径，mm。
（2）a—a环向截面的当量应力校核
（4-35）
式中
—弯曲应力，MPa；
—切应力，MPa。
按式（4-36）计算：
（4-36）
式中 
—a—a环向截面的平均直径，mm。
按式（4-37）计算：
（4-37）
（4-38）
4.7.6 阀体顶部的设计计算
阀体顶部结构示意如图4-8所示。
图4-8 阀体顶部结构
阀体顶部的结构尺寸确定后，需对作用于a—a和b—b环向截面的当量应力进行强度校核。
（1）a—a环向截面的当量应力校核
（4-39）
式中
—a—a环向截面的当量应力，MPa；
—拉应力，MPa；
—弯曲应力，MPa。
按式（4-40）计算：
（4-40）
式中
—外直径，mm；
—直径，mm。
代入数据得
按式（4-41）计算：
（4-41）
式中 
—a—a环向截面处厚度，mm；
（4-42）
—作用于a—a环向截面单位长度上的最大弯矩，
。
按下列步骤计算：
① 
引起的弯矩
按式（4-43）计算
（4-43）
式中 M —
引起的弯矩，
；
H —力臂，mm，
；
—阀体顶部中性面Y—Y离直径
的距离，mm。
当
时，
；
当
时，
。
② 中性面单位长度的弯矩
（4-44）
式中
—中性面单位长度的弯矩，
；
—阀体顶部中性面Y—Y的直径，
，
。
③ 计算系数β
（4-45）
式中 
—计算系数，
；
—平均壁温下，材料的泊松比。当缺乏数据时，可取
。
根据
值查图4-9，得
值和
值。
图4-9 
及
与
的关系
④ 计算系数C
（4-46）
根据
及C值查图4-10得
的值。
图4-10 
与
的关系
⑤ 沿中性面Y—Y单位长度上的径向载荷
（4-47）
式中
—沿中性面Y—Y单位长度上的径向载荷，
；
—密封反力引起的径向载荷，
。
（4-48）
⑥ 计算弯矩
（4-49）
式中 
—计算弯矩，
。
最大弯矩
取如下等式中绝对值较大者：
，
（2）b—b环向截面的当量应力
（4-50）
式中
—b—b环向截面的当量应力，
；
—弯曲应力，
；
—切应力，
。
按式（4-51）计算：
（4-51）
代入数据得
按式（4-52）计算：
（4-52）
代入数据得
4.7.7 低温密封比压计算
密封面上的密封力
（4-53）
式中
—密封面的外径，mm，
；
—密封面的内径，mm，
；
—密封面的摩擦系数，
。
代入数据得
密封面的必需比压
密封面上的介质静压力
密封面上的总作用力
密封面上比压
结论：
，满足条件。