Значения площадей поперечного сечения болтов

d б, мм
f б.104, м2	2, 35	2, 95	3, 40	4, 45	5, 40	7, 90	10, 90	14, 40	18, 20	19, 65	23, 0	26, 0

 

Коэффициент жесткости фланцевого соединения:

– при стыковке фланцев одинаковой конструкции

(2.98)

– при стыковке фланцев различной конструкции

(2.99)

(2.100)

(2.101)

где , – угловые податливости фланцев; , – внутренние диаметры фланцев, м; , – эквивалентные толщины втулок фланцев, м; К_ж = 1 – для приварных встык фланцев с овальными или восьмигранными металлическими прокладками, а также для фланцев со свободными кольцами.

Болтовая нагрузка в условиях монтажа до подачи внутреннего давления:

, (2.102)

где – внешняя осевая растягивающая (+) или сжимающая(-) сила ( = 0 в нашем случае); – внешний изгибающий момент ( =0); – допускаемое напряжение для материала болта при 20 (см. табл. 2.12), ; – минимальное давление обжатия прокладки (табл. 2.8); – расчетная площадь поперечного сечения болта, (табл. 2.11).

Болтовая нагрузка в рабочих условиях

. (2.103)

При должно выполняться условие

, (2.104)

где – допускаемое напряжение для материала болтов при расчетной температуре, МПа.

Приведенный изгибающий момент

. (105)

Условия прочности болтов выполняются:

; (2.106)

. (2.107)

Проверить условие прочности неметаллических прокладок

, (2.108)

где – допускаемое давление на прокладку (табл. 2.7);

. (2.109)

Максимальное напряжение в сечении фланца, ограниченное размером.

, (2.110)

где – безразмерный параметр, определяемый по номограмме (рис. 2.17); – безразмерный параметр, определяемый по формуле

. (2.111)

Максимальное напряжение в сечении, ограниченное размером ,

, (2.112)

Максимальное окружное напряжение в кольце фланца

. (2.113)

Проверить условие прочности втулки фланца для сечения, ограниченного размером :

, (2.114)

где (см. табл. 2.2).

Напряжения во втулке от внутреннего давления:

– тангенциальное

, (2.115)

где с = 1 мм – прибавка на коррозию;

– меридиональное

. (2.116)

Проверить условие прочности для сечения фланца, ограниченного размером :

, (2.117)

где – допускаемое напряжение для фланца в сечении , принимаемое при количестве нагружений соединений (сборка-разборка) не более из условий:

при МПа;

при МПа.

Таблица 2.12

Допускаемое напряжение [ s ]_б (МПа) для стальных болтов (шпилек)

Расчет-ная температура t, oC

Марка стали

ВСт5

12Х18Н10Т 10Х17Н13М2Т

45Х14Н14В2М

35Х; 40Х 37Х12Н8Г8МФБ

25Х2МФА 25Х1МФ

25Х2М1Ф

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

 

Рис. 2.17. График для определения коэффициента f _ф

 

Проверить условие герметичности фланцевого соединения по углу поворота фланца

, (2.118)

где – допускаемый угол поворота фланца, принимаемый для плоских фланцев =0, 013 рад; для фланцев, приварных встык =0, 009 рад при 2000мм; =0, 013 рад при D > 2000 мм.

Проверить условие прочности для свободного кольца

, (2.119)

где – приведенный изгибающий момент, определяемый из условия

(2.120)

Допускаемые напряжения для материала свободного кольца при 20 °С и расчетной температуре соответственно

и , (2.121)

где и – предел текучести материала кольца соответственно при 20°С и расчетной температуре (табл. 2.2).

Проверить условие герметичности, определяемое углом поворота свободного кольца

, (2.122)

где = 0, 026 рад – допускаемый угол поворота кольца.

Порядок оформления отчета. Отчет о расчетно-практической работе включает в себя следующие разделы:

– цель работы;

– теоретическую часть, в которой приводится классификация фланцев и типов уплотнительных поверхностей фланцевых соединений; области применения различных типов фланцев; виды прокладок; требования, к ним предъявляемые; излагается сущность комплексного расчета фланцевого соединения;

– расчетную часть, в которой приводится расчет фланцевого соединения согласно предлагаемому варианту (табл. 2.13);

– графическую часть, в которой даются чертеж проектируемого фланцевого соединения и спецификация к нему.

Контрольные вопросы.

1. Назовите основные типы фланцев. Укажите границы их применения.

2. Приведите классификацию типов уплотнительных поверхностей фланцевых соединений. Укажите границы их применения.

3. Какие материалы используются в качестве прокладок во фланцевых соединениях? Дайте им характеристику. Назовите требования, предъявляемые к прокладкам.

4. В чем заключается сущность расчета на прочность фланцевого соединения?

5. В чем заключается сущность расчета на герметичность фланцевого соединения?

6. Как учитывается влияние высоких рабочих температур при расчете фланцевого соединения?

7. Поясните методику расчета при определении геометрических размеров основных элементов фланцевого соединения.

 

Таблица 2.13

Варианты индивидуальных заданий

 

№ ва-ри-анта	Внутренний диаметр аппарата D, мм	Толщина стенки обечайки S, мм	Внутренне давление в аппарате, Pp, МПа	Температура среды t, 0С	Материал фланца	Материал болтов	Тип фланца	Тип уплотнительной поверхности
			4, 1		Сталь 12Х18Н10Т	Сталь 35Х	Приварной встык	«Шип-паз»
			4, 2
			4, 3
			4, 4
			4, 5
			0, 4		Сталь 40Х	Сталь 10	Плоский приварной	Гладкая
			0, 5
			0, 6
			0, 6
			0, 6
			0, 5		Сталь 12Х18Н10Т	Сталь 20	Свободный	Гладкая
			0, 6
			0, 7
			0, 5
			0, 6
			1, 5		Сталь 20	Сталь 35	Приварной встык	«Выступ-впадина»
			1, 6
			1, 4
			0, 8
			0, 7
			0, 5		Сталь 15Х5М	Сталь ВСт3	Плоский приварной	Гладкая
			0, 3
			0, 6
			0, 6
			0, 4

§ 4. Расчетно-проектная работа № 3.