Определяем вспомогательные величины, используя которые в дальнейшем будем производить расчёт фланцевого соединения:

а) коэффициент χ

,

где

б) эквивалентная толщина втулки фланца

в) ориентировочная толщина фланца

мм,

где λ = 0,45 – безразмерный коэффициент, определяемый по диаграмме и зависящий от условного давления и типа фланцев [2, с.262].

г) безразмерный параметр

,

где = = 1,16 и = 0,083 – безразмерные коэффициенты, зависящие от типа фланцев.

Угловая податливость фланца

0,0074 м/МН,

где Е_Ф = 2,15 ·10⁵ МПа – модуль продольной упругости материала фланца,

14 – безразмерный параметр, зависящий от К и определяемый по диаграмме [2, с.263].

Линейная податливость прокладки

8,2210^-6 м/МН,

где Е_п = 2000 МПа – модуль продольной упругости материала прокладки.

Расчетная длина болта

252,12 мм,

где l_Бо = 2  h + h_п= 2·118,68 + 3 = 240,36 мм – длина болта между опорными поверхностями головки болта и гайки.

Линейная податливость болтов

м/МН,

где f_Б=10,910^-4 м² – расчетная площадь поперечного сечения по внутреннем диаметру резьбы [2, с.259];

Е_Б = 1,9110⁵ МПа – модуль продольной упругости материала болта.

Коэффициент жесткости фланцевого соединения

Расчет фланцевого соединения, работающего под действием внутреннего давления

Нагрузка, действующая на фланцевое соединение от внутреннего избыточного давления

8,12МН.

Реакция прокладки в рабочих условиях

0,0376 МН.

Усилие, возникающее от температурных деформаций

где _Ф = 1410^-6 -коэффициент температурного расширения фланцев;

_Б = 13,310^-6 - коэффициент температурного расширения болтов.

Болтовая нагрузка в условиях монтажа

.

Болтовая нагрузка в рабочих условиях

8,855 МН;

Условия прочности болтов

в условиях монтажа

;

,

условие выполняется.

в рабочих условиях

.

.

Приведенные изгибающие моменты в диаметральном сечении фланца

0,511МНм;

Расчет фланца, приваренного встык

Максимальное напряжение в сечения s₁ фланца наблюдается в месте соединения втулки с плоскостью фланца

108,2 МПа,

где М₀ – расчетное значение приведенного изгибающего момента соответствующее большему из приведённых изгибающих моментов,

Т – безразмерный параметр, определяемый по диаграмме и зависящий от К [2, с.263].

Максимальное напряжение в сечения s₀ фланца наблюдается в месте соединения втулки с обечайкой или днищем

205,58 МПа,

где ₃ = 1,9 рис. 13.18 [2, с.258].

Напряжение в кольце фланца от действия М₀

=

= 54,4 МПа,

Напряжения во втулке фланца от внутреннего давления

108МПа;

54 МПа.

Условия прочности фланца

в сечении s₁

;

, условие выполняется,

где [₁ = _т = 252МПа.

в сечении s₀

;

, условие выполняется,

где [₀ = 0,002Е = 430 МПа.

Угол поворота фланца

,

, условие выполняется,

где  = 0,009 рад.