3.4 Приклад вибору фланця та розрахунку болтів

Приклад 3.1 Підібрати плоскі приварні гладенькі фланці для кріплення кришки до обичайки за такими даними:

тиск в апараті р = 1 МПа;

температура стінок t = 100С;

внутрішній діаметр D_в = 1000 мм;

товщини стінок обичайки S_об та кришки S_кр складає 8 мм.

В апараті знаходиться пожежо, вибухонебезпечне та нетоксичне середовище.

Перевірити на міцність фланцеві болти.

Розв'язування:

а) за нормаллю ГН 26-02-95-68 (табл. Б.2, додаток Б) підбираємо фланці приварні плоскі гладенькі з розмірами (рис. 3.4) та зводимо в таблицю:

Таблиця 3.3
Dв, мм	Dн, мм	D1, мм	D2, мм	b, мм	кількість болтів М20
1000	1145	1105	1075	62	44

б) фланці виготовляють із сталі 20, болти із сталі 35Х, гайки із сталі 35 (див. табл. Б.1, додаток Б).

Умовне позначення фланців: фланець 1000-1,0 – сталь 20ГН 26-02-95-68.

Найбільший робочий тиск в апараті при температурі 100С дорівнює 1 Н/мм² (див. табл. Б.5, додаток Б).

в) за нормаллю ГН 26-02-106-68 (табл. Б.7, додаток Б) підбираємо азбестоалюмінієву прокладку з розмірами:

Таблиця 3.4
Dв, мм	Ру, Н/мм2	D9, мм	D10, мм	а, мм	а1, мм
1000	1,0	1074	1044	3,6	4,5

Умовне позначення прокладки: прокладка 1000-1,0 ГН 26-02-106-68.

г) Перевіряємо міцність болтів М20 із сталі 35Х, встановлених в кількості z = 44 шт

1) податливість болта:

,

де розрахункова довжина болта (див. рис. 3.4)

l_б = 2b + a₁ = 262 + 4,5 = 128,5 мм;

2) податливість частини прокладки, що приходиться на один болт:

,

де площа прокладки, що приходиться на один болт

;

Е_п та Е_б – див. таблицю 3.2.

3) коефіцієнт основного навантаження

;

4) зусилля від тиску в апараті, що приходиться на один болт

,

де середній діаметр прокладки, рівний

;

5) сумарне зусилля на болт

,

де коефіцієнт запасу затяжки проти розкриття стику прийнятий К_ст = 1,4.

Допустима сила [Р] для М20 із сталі 35Х при 20С – 25 кН, а при 200С – 18 кН (див. табл.. Б.8, додаток Б). Тому немає впевненості, що при 100С болт із сталі 35Х буде працювати надійно. Приймаємо матеріал болтів сталь 40Х. Для болтів М20 із цієї сталі [Р] при 20С – 35 кН, а при 200С – 31 кН.

4 Пристрої для з'єднання трубопроводів, огляду та установлення апарата

4.1 Штуцери та бобишки

Ш туцери та бобишки використовують для приєднання до апарата трубопроводів і арматури, а також для встановлення контрольно-вимірювальних приладів і оглядових вікон. Штуцери (рис. 4.1 ) складаються з патрубка (короткого відрізка труби) і фланця. Звичайно штуцери приварюють до апарата за варіантом І. В тих випадках, коли в апараті повинна бути гладенька поверхня, зварювання виконується за варіантом ІІ.

Найменша висота штуцера повинна забезпечувати зручне підведення болтів з боку апарата. Виготовляють штуцери з фланцями приварними плоскими гладенькими для умовного тиску р_у =1 Н/мм² (табл. В.1, додаток В); штуцери з фланцями приварними встик гладенькими для умовного тиску р_у =1,6 та 2,5 Н/мм² (табл. В.2, додаток В).

Оскільки арматуру, що приєднується до штуцерів, не виготовляють для умовного тиску, менше 1 Н/мм², то вибирати штуцери для апаратів низького тиску необхідно для умовного тиску 1 Н/мм².

Ф ланці приварені безпосередньо до апарата, називаються бобишками (рис. 4.2). Фланці трубопроводу чи арматури приєднуються до бобишки шпильками.