6. Расчет фланцевого соединения

Рис 7. Плоский приварной фланец

По исходным данным выбираем плоский приварной фланец с уплотнительной поверхностью выступ-впадина.

1. Расчетная температура элементов фланцевого соединения устанавливается в соответствии с данными таблицы 2 [4] t_ф= 0,96t= 76,8 ˚Ct_б= 0.95t= 76 ˚C

2. Допускаемое напряжение: для материала болтов Сталь 35 []_20,б= 130 МПа []_80,б= 127 МПа для материала фланца 12Х18Н10Т []₂₀= 160 МПа []₈₀= 154 МПа

3. Толщина втулки фланца примем S₀= 5 мм

Из условия

4. Высота втулки фланца ; (24)мм

5. Диаметр болтов , (25) гдеu= 6 мм – нормативный зазор между гайкой и втулкойd_б= 20 мм – наружный диаметр болта;мм

6. Наружный диаметр фланцев ₍₂₆₎где а = 40 мм – конструктивная добавка для размещения гаек по диаметру фланца;мм

7. Наружный диаметр прокладки ₍₂₇₎где е = 30 – нормативный параметр, зависящий от типа прокладки;мм

8. Средний диаметр прокладки ₍₂₈₎Ширину прокладкиbвыбираем равной 14 мммм

9. Количество болтов, необходимое для обеспечения герметичности: ₍₂₉₎гдеt_ш– шаг расположения болтов, мм ₍₃₀₎

10. Высота фланца ₍₃₁₎где= 0,49 – безразмерный коэффициент;- эквивалентная толщина втулки;; (32)= 1 т.кS₁=S₀следовательно= 5 мммм

11. Болтовая нагрузка необходимая для обеспечения герметичности а) Болтовая нагрузка в условиях монтажа: ; (33) здесьFиMравны нулю. Равнодействующая внутреннего давленияF_Ди реакция прокладкиR_{П (34)}МН ₍₃₅₎МНb₀=b= 14 мм приb< 15 мм – эффективная ширина прокладки;p_пр= 20 МПа – минимальное давление обжатия прокладки;k_пр= 2,5 – коэффициент, зависящий от материала и конструкции прокладки Линейная податливость болтов:; (36)= 2,35 · 10^-4м²– расчетная площадь поперечного сечения болта;= 2 · 10⁵МПа – модуль упругости материала болтов; Расчетная длина болта; (37) Расстояние между опорными поверхностями головки болта и гайки:; (38)м;м;; Линейная податливость прокладки: ₍₃₉₎где= 2 мм – высота прокладки;= 2000 МПа – модуль упругости прокладки;= 1 – коэффициент обжатия прокладки;угловая податливость фланца: ₍₄₀₎где- безразмерные параметры:; (41); (42); (43); (44);;;;Коэффициент жесткости фланцевого соединения при стыковке фланцев одинаковой конструкции:(45)МПа б) Болтовая нагрузка в рабочих условиях:; (46) где- усилие, возникающее от температурных деформаций;(47)= 17,0 · 10^-61/˚С – коэффициент линейного расширения материала фланца;= 11,2 · 10^-61/˚С – коэффициент линейного расширения материала болтов;МПаМПа;

12. Условия прочности болтов: _{(49) (50)}иусловия прочности выполняются

13. Условие прочности неметаллических прокладок: ₍₅₁₎МПаМПа условия прочности выполняются

14. Условие прочности втулки фланца для сечения, ограниченного размером S_{0 (52) (53)}

₍₅₄₎где ₍₅₅₎=1 и- безразмерные параметры;M₀– приведенный изгибающий момент;D^*=DприD> 20 ·S₁– тангенциальное напряжение во втулке фланца;– меридиональное напряжение во втулке фланца;= 1 – коэффициент прочности сварных швов;

(56)

МПа

МПа

МПа

МПа

Допускаемое напряжение для фланца в сечении S₀, принимаемое при количестве нагружений соединения (сборка-разборка) не более 2 · 10³из условия []₀= 0.003E

МПа

условие прочности втулки фланца выполняется.

15. Условие герметичности фланцевого соединения:

, (57)

где - допускаемый угол поворота фланца, принимаемый для плоских приварных=0,13 рад;

- максимальное напряжение в кольце фланца:

₍₅₈₎

Условие герметичности выполняется.