Расчетная болтовая нагрузка при затяжке, необходимая для герметизации в рабочих условиях (только давление)

0,6594 * (3,573∙104 + 0) + 5696 + 4 * 0,3821 * |0| / 190,8

= 2,926∙104  Н

Суммарная площадь сечения болтов (шпилек) по внутреннему диаметру резьбы или сечению наименьшего диаметра:

=

10 * 52,2

= 522 мм2

Расчётная болтовая нагрузка при затяжке, необходимая для обжатия прокладки и минимального начального натяжения болтов:

=

max{9111; 0.4 * 522 * 130 = 2,714∙104 }

= 2,714∙104  Н

2. Расчёт без учета стесненности температурных деформаций Расчёт болтов(шпилек):

Коэффициент увеличения допускаемых напряжений при затяжке:  = 1,2

Коэффициент условий работы: K_yp = 1,35

Коэффициент учета нагрузки от температурных деформаций: K_yт = 1

Допускаемые напряжения для болтов (шпилек) при затяжке:

=

1,2 * 1,35 * 1 * 1 * 130

= 210,6  МПа

Болтовая нагрузка в условиях затяжки:

=

max{2,926∙104 ; 2,714∙104 }

= 2,926∙104  Н

Условие прочности при затяжке:

=

2,926∙104 / 522

= 56,05 МПа

56,05 МПа  210,6  МПа, Условие прочности выполнено

Допускаемые напряжения для болтов (шпилек) при рабочих условиях:

=

1,35 * 1 * 1 * 130

= 175,5  МПа

Болтовая нагрузка в рабочих условиях:

=

2,926∙104  + (1 – 0,6594) * (3,573∙104 + 0) + 4 * (1 – 0,3821) * |0| / 190,8

= 4,143∙104  Н

Условие прочности в рабочих условиях:

=

4,143∙104 / 522

= 79,37 МПа

79,37 МПа  175,5  МПа, Условие прочности выполнено

Крутящий момент при затяжке болтов (шпилек) без смазки при _б1 < 120 МПа:

=

0.3 * 2,926∙104 * 10 / 10

= 8,778 Н м

При наличии смазки величина M_кр снижается на 25% и составляет 0.75*M_кр =  6,584 Н м

Расчёт прокладки:

Болтовая нагрузка в рабочих условиях:

=

2,926∙104  + (1 – 0,6594) * (3,573∙104 + 0) + 4 * (1 – 0,3821) * |0| / 190,8

= 4,143∙104  Н

Условие прочности мягких прокладок:

=

max{2,926∙104 ; 4,143∙104 }  / (3,142 * 190,8 * 16)

= 4,32 МПа

[q] = 18 МПа

Условие работоспособности выполнено

Расчёт первого фланца:

Расчет в сечении s₀ в условиях затяжки:

В соответствии с п.8.5.4 ГОСТ Р 52857.4-2007 проверку приварных встык фланцев с прямой втулкой (s₁ = s₀), плоских фланцев и буртов свободных фланцев в сечении s₀ по 8.5.3 допускается не проводить, если выполняются следующие условия:

мм

s0 = 6 мм  16 мм

	= 120 / 6	= 20  300
	= 1 / (1,905–1) * (0.69+5.72 * 1,9052 * lg 1,905 / (1,9052–1))	= 3,205

Коэффициент, учитывающий изгиб тарелки фланца между шпильками:

=

max{1; (3,142 * 226 / 10 / (2 * 10 + 6 * 20 / (0,5 + 0.5)))1/2}

= 1

Расчётный изгибающий момент, действующий на фланец при затяжке:

=

1 * 2,926∙104 * 17,6

= 515 Н м

= 3,205 * 515 / (202 * 120)

= 34,39 МПа 

= 272,7 МПа

Условия выполнены, проверка в сечении s₀ по 8.5.3 не требуется.

Расчет в сечении s₀ в рабочих условиях:

В соответствии с п.8.5.4 ГОСТ Р 52857.4-2007 проверку приварных встык фланцев с прямой втулкой (s₁ = s₀), плоских фланцев и буртов свободных фланцев в сечении s₀ по 8.5.3 допускается не проводить, если выполняются следующие условия:

Болтовая нагрузка в рабочих условиях:

=

2,926∙104  + (1 – 0,6594) * (3,573∙104 + 0) + 4 * (1 – 0,3821) * |0| / 190,8

= 4,143∙104  Н

Приведенная нагрузка от внешней силы и момента:

	=	0 + 4 * |0| / 190,8	= 0 Н
	=	0 + 4 * |0| / 190,8	= 0 Н

Расчётный изгибающий момент, действующий на фланец при рабочих условиях:

=

1 * max{4,143∙104 * 17,6 + (3,573∙104 + 0) * 29,4; |3,573∙104 + 0| * 29,4}

= 1726 Н м

 

= 3,205 * 1726 / (202 * 120)

= 115,3 МПа 

= 272,7 МПа

Условия выполнены, проверка в сечении s₀ по 8.5.3 не требуется.

Окружное мембранное напряжение от действия давления во втулке в рабочих условиях в сечении s₀:

=

1,25 * 120 / (2 * (12 – 3))

= 8,336 МПа

Меридиональное мембранное напряжение во втулке в рабочих условиях в сечении s₀ (+):

=

(3,573∙104 + 0 + 4 * 0 / 190,8) / (3,142 * (120 + 12) * (12 – 3))

= 9,575 МПа

Меридиональное мембранное напряжение во втулке в рабочих условиях в сечении s₀ (–):

=

(3,573∙104 + 0 – 4 * 0 / 190,8) / (3,142 * (120 + 12) * (12 – 3))

= 9,575 МПа

Условие статической прочности в рабочих условиях в сечении s₀:

 

=

max{|8,336|; | 9,575|}

= 9,575 МПа

9,575 МПа  272,7  МПа, Условие прочности выполнено

Расчётный изгибающий момент, действующий на фланец при затяжке:

=

1 * 2,926∙104 * 17,6

= 515 Н м

Радиальное напряжение в тарелке в условиях затяжки:

	=	(1.33 * 0,91 * 20 + 33,67) / (1,46 * 202 * 33,67 * 120) * 515	= 12,63 МПа
	= (1,9052 + 1) / (1,9052 – 1)	= 1,761

Окружное напряжение в тарелке в условиях затяжки:

=

3,205 * 515 / (202 * 120) – 1,761 * 12,63

= 12,15 МПа

Условие статической прочности при затяжке для тарелок:

	=	max{|12,63|; | 12,15|}	= 12,63 МПа
	=	1 * 272,7	= 272,7 МПа

12,63 МПа  272,7  МПа, Условие прочности выполнено

Приведенная нагрузка от внешней силы и момента:

	=	0 + 4 * |0| / 190,8	= 0 Н
	=	0 + 4 * |0| / 190,8	= 0 Н

Расчётный изгибающий момент, действующий на фланец при рабочих условиях:

=

1 * max{4,143∙104 * 17,6 + (3,573∙104 + 0) * 29,4; |3,573∙104 + 0| * 29,4}

= 1726 Н м

Радиальное напряжение в тарелке в рабочих условиях:

=

(1.33 * 0,91 * 20 + 33,67) / (1,46 * 202 * 33,67 * 120) * 1726

= 42,33 МПа

Окружное напряжение в тарелке в рабочих условиях:

=

3,205 * 1726 / (202 * 120) – 1,761 * 42,33

= 40,72 МПа

Условие статической прочности в рабочих условиях для тарелок:

	=	max{|42,33|; | 40,72|}	= 42,33 МПа
	=	1 * 272,7	= 272,7 МПа

42,33 МПа  272,7  МПа, Условие прочности выполнено