Расчёт нагрузок:

Равнодействующая давления:

=

0.785 *  5502 * 1,75

= 4,16∙105 Н

Усилие на прокладке в рабочих условиях, необходимое для обеспечения герметичности:

=

3,14 * 550 * 12,5 * 2,5 * |1,75|

= 9,46∙104 Н

Усилие, необходимое для смятия прокладки при затяжке:

=

0.5 * 3,14 * 550 * 12,5 * 10

= 1,08∙105 Н

14.3.1 Расчёт без учета стесненности температурных деформаций Расчёт болтов(шпилек):

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

Коэффициент условий работы: K_yp = 1

Коэффициент условий затяжки: K_yз = 1

Коэффициент учета нагрузки от температурных деформаций: K_yт = 1

Допускаемые напряжения для болтов (шпилек) при затяжке:

=

1,2 * 1 * 1 * 1 * 130

= 156  МПа

 

=

0,694∙10-7 + 0,318∙10-7 + 0,575∙10-6 * 54,82+ 0,22∙10-5 * 54,82

= 0,246∙10-6мм/Н

Коэффициенты жёсткости для фланцевого соединения с крышкой, нагруженного внутренним давлением:

=

1 – (0,694∙10-7 – (0,22∙10-5 * 13,1 + 0,575∙10-6 *  54,8) * 54,8 ) / 0,246∙10-6

= 0,953

Расчётная болтовая нагрузка при затяжке, необходимая для герметизации в рабочих условиях:

= 0,953 * 4,16∙105 + 9,46∙104

= 4,91∙105 Н

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

=

20 * 760

= 1,52∙104 мм2

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

=

max{1,08∙105 ; 0.4 * 1,52∙104 * 130 = 7,9∙105 }

= 7,9∙105 Н

Болтовая нагрузка в условиях затяжки:

=

max{4,91∙105 ; 7,9∙105 }

= 7,9∙105 Н

Условие прочности при затяжке:

=

7,9∙105 / 1,52∙104

= 52 МПа

52 МПа  156  МПа, Условие прочности выполнено

Допускаемые напряжения для болтов (шпилек) при рабочих условиях:

=

1 * 1 * 1 * 125

= 125  МПа

Болтовая нагрузка в рабочих условиях:

=

7,9∙105  + (1 – 0,953) * 4,16∙105

= 8,1∙105 Н

Условие прочности в рабочих условиях:

=

8,1∙105 / 1,52∙104

= 53,3 МПа

53,3 МПа  125  МПа, Условие прочности выполнено

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

=

0.3 * 7,9∙105 * 36 / 20

= 427 Н м

При наличии смазки величина M_кр снижается на 25% и составляет 0.75*M_кр =  320 Н м

Расчёт прокладки:

Условие прочности мягких прокладок:

=

max{7,9∙105 ; 8,1∙105 }  / (3,14 * 550 * 12,5)

= 37,5 МПа

[q] = 40 МПа

Условие работоспособности выполнено

Расчёт ответного фланца:

Коэффициент, учитывающий изгиб тарелки фланца между шпильками:

=

max{1; (3,14 * 660 / 20 / (2 * 36 + 6 * 48 / (2,5 + 0.5)))1/2}

= 1

Расчётный изгибающий момент, действующий на фланец при затяжке:

=

1 * 7,9∙105 * 54,8

= 4,33∙104 Н м

 

	=max{2,68 / (1 + 1); 1.0}	= 1,34
прии	=	500 + 0  + 17,5 при (500 + 2 * 0) 20*(35 – 0) и f=1,34  1	= 517 мм

Меридиональное изгибное напряжение во втулке в условиях затяжки в сечении s₁:

=

4,33∙104 / (0,983 * (35 - 0)2 * 517)

= 69,4 МПа

Радиальное напряжение в тарелке в условиях затяжки:

	=	(1.33 * 0,833 * 48 + 93,5) / (0,983 * 482 * 93,5 * 500) * 4,33∙104	= 59,9 МПа
	= 1/(1,46–1)*(0.69+5.72*1,462*lg 1,46 / (1,462–1))	= 5,35
	= (1,462 + 1) / (1,462 – 1)	= 2,77

Окружное напряжение в тарелке в условиях затяжки:

=

5,35 * 4,33∙104 / (482 * 500) – 2,77 * 59,9

= 35,2 МПа

Условие статической прочности при затяжке в сечении s₁ (п. 8.5.1):

=

max{|69,4 + 59,9|; | 69,4 + 35,2|}

= 129 МПа

Допускаемые общие мембранные и изгибные напряжения (п. 8.10 ГОСТ Р 52857.1):

=

1.5 * 140

= 210 МПа

Коэффициент увеличения допускаемых напряжений при расчёте с учетом стесненности температурных деформаций: K_T = 1

=

1 * 210

= 210 МПа

129 МПа  210  МПа, Условие прочности выполнено

Расчётный изгибающий момент, действующий на фланец при рабочих условиях:

=

1 * max{8,1∙105 * 54,8 + 4,16∙105 * 13,1; |4,16∙105 | * 13,1}

= 4,98∙104Н м

Меридиональное изгибное напряжение во втулке в рабочих условиях в сечении s₁:

=

4,98∙104 / (0,983 * (35 - 0)2 * 517)

= 79,9 МПа

Радиальное напряжение в тарелке в рабочих условиях:

=

(1.33 * 0,833 * 48 + 93,5) / (0,983 * 482 * 93,5 * 500) * 4,98∙104

= 69 МПа

Окружное напряжение в тарелке в рабочих условиях:

=

5,35 * 4,98∙104 / (482 * 500) – 2,77 * 69

= 40,5 МПа

Меридиональное мембранное напряжение во втулке в рабочих условиях в сечении s₁:

=

4,16∙105 / (3,14 * (500 + 35) * (35 – 0))

= 7,08 МПа

Условие статической прочности в рабочих условиях в сечении s₁:

=

max{|79,9 – 7,08 + 69|; |79,9 – 7,08 + 40,5|; |79,9 + 7,08|}

= 142 МПа

Допускаемые общие мембранные и изгибные напряжения (п. 8.10 ГОСТ Р 52857.1):

	=	1.5 * 133	= 199 МПа
	=	1 * 199	= 199 МПа

142 МПа  199  МПа, Условие прочности выполнено

= 1,34

Меридиональное изгибное напряжение во втулке в условиях затяжки в сечении s₀:

=

1,34 * 69,4

= 93,1 МПа

Условие статической прочности при затяжке в сечении s₀ (п. 8.5.2):

Допускаемые суммарные общие и местные условные упругие мембранные и изгибные напряжения (п. 8.10 ГОСТ Р 52857.1):

	=	3 * 140	= 420 МПа
	=	1.3 * 420	= 546 МПа

93,1 МПа  546  МПа, Условие прочности выполнено

Меридиональное изгибное напряжение во втулке в рабочих условиях в сечении s₀:

=

1,34 * 79,9

= 107 МПа

Меридиональное мембранное напряжение во втулке в рабочих условиях в сечении s₀:

=

4,16∙105 / (3,14 * (500 + 17,5) * (17,5 – 0))

= 14,6 МПа

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

=

1,75 * 500 / (2 * (17,5 - 0))

= 25 МПа

Условие статической прочности в рабочих условиях в сечении s₀:

=

max{|107   14,6|; |0.3 * 107   25|; |0.7 * 107   (14,6 – 25)|}

= 122 МПа

Допускаемые суммарные общие и местные условные упругие мембранные и изгибные напряжения (п. 8.10 ГОСТ Р 52857.1):

	=	3 * 133	= 399 МПа
	=	1.3 * 399	= 519 МПа

122 МПа  519  МПа, Условие прочности выполнено

Условие статической прочности в рабочих условиях в сечении s₀:

 

=

max{|25|; | 14,6|}

= 25 МПа

25 МПа  133  МПа, Условие прочности выполнено

Условие статической прочности при затяжке для тарелок:

	=	max{|59,9|; | 35,2|}	= 59,9 МПа
	=	1 * 140	= 140 МПа

59,9 МПа  140  МПа, Условие прочности выполнено

Условие статической прочности в рабочих условиях для тарелок:

	=	max{|69|; | 40,5|}	= 69 МПа
	=	1 * 133	= 133 МПа

69 МПа  133  МПа, Условие прочности выполнено