Главная > Расчет на прочность деталей машин
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЙ С НЕКОНТАКТИРУЮЩИМИ ФЛАНЦАМИ

В соединениях этого вида уплотнение создается сжатием прокладки фланцевыми болтами.

Усилие уплотнения, необходимое для герметичности стыка. Это усилие на прокладку должно оставаться на стыке в рабочих условиях для обеспечения герметичности.

Плоские прокладки. Усилие уплотнения определяют по формуле

где — средний диаметр прокладки, мм; — ширина прокладки, мм; — давление на контактных поверхностях прокладки, обычно принимают (здесь — прокладочный коэффициент, мм, см.

2. Значения для плоских прокладок

(см. скан)

3. Рекомендуемые значения толщины и ширины плоских прокладок и их применение

(см. скан)

табл. 4; — давление среды,

При увеличении давления среды Давление уплотнения должно возрастать, при уменьшении — снижаться. Однако давление уплотнения не должно быть меньше некоторого минимального значения при котором еще не нарушается герметичность; значения приведены в табл. 4.

Значения для плоских прокладок приведены в табл. 2.

Рекомендуемые значения толщины и ширины плоских прокладок приведены в табл. 3

Фасонные прокладки. Для плоской рифленой прокладки (рис. 7) можно принимать значения и по табл. 4, уменьшенные на 20%. По данным работы [1], при толщине прокладки мм принимают мм, где — число гребешков.

4. Приближенные значения прокладочного коэффициента минимального давления уплотнения давления обжатия допускаемого давления [3 и модуля упругости плоских прокладок из различных материалов

(см. скан)

Для прокладки круглого сечения между двумя плоскими поверхностями фланцев можно принять в деформированном состоянии и расчет усилия проводить по формуле (14) при значениях указанных в табл 4.

Для металлических прокладок овального и восьмиугольного сечения, проложенных в кольцевом пазу, принимают

Линзовые прокладки (рис. 8). Их применяют для ответственных фланцевых соединений (обычно при ).

Для лучших условий контакта твердость материала линзы должна быть несколько меньше, чем материал трубы. Усилие действующее на линзу, и усилие уплотнения вязаны соотношением

где — угол трения здесь — коэффициент трения; часто принимают Угол а составляет обычно 20—30°.

Нормальное усилие, необходимое для уплотнения,

где — нагрузка на единицу длины контактной линии.

Значения можно выбирать следующими (давление среды

Рис. 7. Сечение рифленой про кладки

Рис. 8. Фланцевые соединения с линзовыми прокладками; а — конструктивная схема, б — усилие в зоне контакта фланца и линзы

Величину можно определить исходя из равенства контактных напряжений пределу текучести материала линзы для создания герметичности. На основании теории контактных деформаций (контакт цилиндра и полуплоскости)

где — предел текучести и модуль упругости материала линзы; — радиус кривизны контактирующей поверхности линзы.

Ширина полоски контакта

Из формулы (17) получаем следующее равенство:

Например, при мм;

Увеличение при возрастании объясняется необходимостью увеличении усилий для создания контактных напряжений, равных ат.

Усилие обжатия и допустимые давления для прокладки. Для обеспечения герметичности стыка прокладка должна быть предварительно обжата под определенным давлением (для устранения неплотности прилегания).

Необходимое усилие обжатия

где — средний диаметр прокладки; — ширина прокладки; — давление на прокладку для ее обжатия.

Однако при очень больших давлениях на прокладку возможно ее расплющивание, образование трещин и т. п.

Давление на прокладку должно быть меньше допустимого

Значения и Для плоских прокладок см. табл. 4.

Для плоских рифленых прокладок значения могут быть приняты на 20% меньше указанных в таол. 4.

Для круглых прокладок можно использовать значения табл. 4, если давления относить к ширине прокладки

Для линзовых прокладок принимают давление

Допустимое значение давления по формуле (18) при

Силовая схема фланцевого соединения с иеконтактирующими фланцами.

Рис. 9. Схема фланцевого соединения с неконтактирующими фланцами; а — конструктивная схема и усилия, силовая схема при действии осевой нагрузки, 1 — фланец. 2 — труба. 3 — прокладка

Фланцевое соединение рассчитывают по схеме, показанной на рис 9. Изгибной жесткостью болтов пренебрегают. Фланцы относят к системе болта, трубу и прокладку — к системе корпуса На соединение действует внешнее усилие

В приближенных расчетах диаметр уплотнения обычно принимают

Полное усилие, действующее на болты,

где — предварительное усилие на болты до приложения внешней нагрузки (суммарное усилие затяжки);

Коэффициент осевой нагрузки

— коэффициенты податливости прокладки, трубы, болтов и фланцев,

Коэффициент осевой нагрузки изменяется в пределах

В приближенных расчетах можно принимать; при металлических прокладках при мягких прокладках (исключая резиновые) при резиновых

Коэффициент внутреннего давления

— коэффициент податливости фланца, связанный с радиальной деформацией стенок трубы. Эта деформация вызывает поворот тарелок фланцев и уменьшает нагрузку на фланцевые болты.

В приближенных расчетах можно принимать

Обычно

Приближенная формула для усилия на болты в рабочих условиях

Определение коэффициентов податливости. Коэффициент податливости болтов

где — расчетная длина болта; — диаметр стержня болта; — число болтов; — модуль упругости материала болта (с учетом температуры).

Увеличением длины на приближенно учитывается податливость витков резьбы.

Коэффициент податливости прокладки

где — модуль упругости материала прокладки (см табл 2).

Коэффициент податливости трубы

Коэффициент податливости фланцев при действии осевой нагрузки

определяют с учетом поворотной деформации фланца и изгиба связанной с ним цилиндрической оболочки (трубы).

Если угол поворота фланца под действием усилия составляет то коэффициент податливости (для двух фланцев)

На основании решения, изложенного на с. 85,

Значения приведены в табл. 1. При высокой температуре следует учитывать уменьшение модуля упругости.

Коэффициент податливости фланцев при действии внутреннего давления на основании решения, изложенного на с. 85 (для двух фланцев),

Усилие на прокладке. После приложения внешней нагрузки усилие на прокладке уменьшается до

Усилие затяжки фланцевых болтов. Усилие затяжки болтов должно обеспечивать герметичность соединения. Исходя из равенства (28), получим

— усилие на прокладку, необходимое для герметичности стыка.

Усилие затяжкн для обеспечения герметичности при рабочих условиях выбирают с некоторым запасом на потерю затяжки

где — наибольшее давление среды в рабочих условиях (рабочее давление); — коэффициент, большие значения которого принимают для металлических прокладок и для прокладок. подвергающихся действию повторных нагрузок при повышенных температурах. Для резиновых прокладок

Для обеспечения условий герметичности при гидравлических испытаниях усилие затяжки болтов

где Рпрос — давление при гидравлических испытаниях (пробное давление).

Величина устанавливается техническими условиями и составляет обычно

Усилие затяжки должно быть больше необходимого усилия обжатия

При выборе усилия затяжки рассматривают все три условия (30)-(32) и принимают наибольшее значение -Однако выбранное значение должно удовлетворять условию прочности прокладок.

Давление на прокладку

где — допускаемое давление на прокладку (см. табл. 4).

Температурное усилие

где — коэффициенты линейного расширения и температуры материала фланца и болтов соответственно.

Коэффициенты податливости в формуле (34) определяют из соотношений (25) - (27).

Разность температур болтов и фланца обычно составляет при температуре среды и 15— 20 С при температуре среды 400— 500 °С.

Разность температур в момент прогрева следует принимать в 3—4 раза большей.

Рис. 10. Напряжения во фланце

Расчет на прочность фланцевых болтов. Суммарное усилие, действующее на фланцевые болты в рабочих условиях,

Усилие при монтаже должно удовлетворять условиям (30)-(33). Условие прочности фланцевых болтов

При воздействии высокой температуры расчет проводят иа длительную прочность.

Запас длительной прочности в болте определяют из равенства

где — предел длительной прочности материала болта при рабочей температуре за время работы конструкции;

При различных режимах работы конструкции определение запаса прочности указано в гл. 2.

Прочность фланцевых болтов должна быть проверена при гидравлических испытаниях и для режима прогрева.

Напряжение в болтах при гидравлической опрессовке

Напряжении в болтах при прогреве определяют по формуле (36), причем значение соответствует нестационарному температурному режиму. Принимают, что соответствует максимальной температуре

Расчет на прочность фланцев. Напряжения изгиба в трубе в месте присоединения к фланцу (сечение АВ на рис. 10) определяют по формуле

В самом фланце возникают окружные напряжения (см. гл. 19)

где — угол поворота фланца; радиальная и осевая координаты рассчитываемой точки

Угол поворота фланца (см. гл. 19)

Учитывая равенство (3), находим

В удовлетворительно работающих фланцевых соединениях

В точке В (см. рис. 10) в двух взаимно перпендикулярных площадках действуют сжимающее и растягивающее напряжения.

Наибольшее окружное напряжение во фланцах будет в точке В:

Приведенное напряжение

где — предел прочности материала с учетом температуры и длительности работы

В равенстве (41) напряжения вычисляют по формулам (38) и (40).

Условие (41) обеспечивает запас по напряжениям

При большой конусности трубы в трубах больших диаметров может оказаться опасным сечение в месте перехода от цилиндрической части к конической.

Изгибающий момент в сечении (см. гл 24)

где коэффициент

здесь координату х см. на рис. 10; — средняя толщина конического участка; — средний раднус трубы Напряжения изгиба в сеченин

где — длина конической части трубы.

Окружное напряжение в этом сечении

Прочность оценивают по уравнению Если то прочность сечения обеспечивается, так как изгибающий момент быстро затухает.

Кроме определения запаса прочности по напряжениям целесообразно рассчитывать запас по разрушающей нагрузке.

Разрушающее усилие при кратковременном воздействии внешних нагрузок (см. с. 86).

причем определяют с учетом температуры Для длительного действия нагрузки

где — пределы длительной кратковременной прочности материала флаица при рабочей температуре.

Запас прочности фланца по разрушающей нагрузке

где — осевая нагрузка на фланец в рабочих условиях (суммарная нагрузка на болты).

Запас по разрушающей нагрузке в удовлетворительно работающих соединениях

1
Оглавление
email@scask.ru