3.6. Расчет фланцевых болтов

Болты для соединения фланцев (см. рис. 3.7,а) применяют при давлении в аппарате до 1,6МПа. При более высоких давлениях у головки болта возникают местные напряжения, поэтому в таких случаях, а также при высоких температурах применяют шпильки (см. рис. 3.7,б). Расстояние между болтами t для обеспечения герметичности принимают равным () d , где d- наружный диаметр болтов.

Диаметры болтов и шпилек в зависимости от условного давле­ния и диаметра аппарата выбираются по табл.7 и 8 приложения. Материалы для изготовления крепежных деталей назначают в зависимости от расчетной температуры. Для снижения температурных напряжений материалы болтов и шпилек фланцевых соединений следует выбирать с коэффициентом теплового расширения, приближающимся к коэффици­енту теплового расширения материала более толстого фланца. Реко­мендации по применению материалов для крепежных деталей в зави­симости от материала фланцев приведены в табл. 7 и 8 приложения.

Болты и шпильки фланцевого соединения нагружены усилием затяжки, при помощи которого обеспечивается герметичность соединения, и давления внутри аппарата.

Задача о распределении нагрузки между элементами такого соединения статистически неопределима и решается с учетом деформаций элементов.

Болты и шпильки к выбранным фланцам проверяются на прочность по допускаемым нагрузкам

,

где - допускаемая нагрузка для болтов (шпилек) при расчетной температуре (табл. 12 приложения). Расчетную температуру для болтов (шпилек) в соединении типа (см. рис .3.8, а, б) принимают равной , где - температура среды в аппарате. При приближенных расчетах можно принимать .Суммарная сила, действующая на болт (шпильку):

(3.27)

где Q - сила, действующая на один болт (шпильку) от давления в аппарате:

, ( 3.28)

-средний диаметр прокладки (см. табл. 8 и 9 приложения), мм.

,

- давление в аппарате, МПа; Z - число болтов (шпилек) в соединении; - коэффициент запаса против раскрытия стыка,;X - коэффициент основной нагрузки

(3.29)

где - податливость прокладки (шпильки) болта:

(3.30)

где - толщина прокладки и длина болта, м; - площадь прокладки, приходящаяся на один болт и площадь поперечного сечения болта (шпильки), м.

Площадь болтов - можно брать по наружному диаметру резьбы(d), а шпилек - по внутреннему диаметру резьбы ().

Модули упругости прокладки и болтавыбирают в зависимости от материала:

Материалы прокладок и крепежных деталей	Модуль упрогости Е, Мпа (Н/мм)
Паронит или спрессованный асбест
Резина (b-ширина, h-толщина прокладки)
Гофрированная прокладка с асбестовым наполнителем и оболочкой: -из меди или алюминия -из стали	4·103 5·103
Гладкие прокладки с асбестовым наполнителям и оболочкой: -из меди и алюминия -из мягкой стали -из стали XI8H9T	5·103 6·103 6·103
Сплошные металлические -из алюминия -из меди -из стали	70·103 110·103 200·103 215·1036·103
Сталь для болтов, шпилек