Расчет фланцевого соединения на прочность

Рисунок 5 - Конструкция фланца

Толщина втулки, мм

где b – коэффициент, при Р_Р =0,0,6МПа b = 1,5.

 

Высота втулки, мм

где i – уклон конической части втулки, i = 1/3.

h_В = 3*(24-16)=24 мм

 

Эквивалентная толщина втулки определяется по формуле (4.16)

 

Диаметр болтовой окружности определяется по формуле (4.17)

Принимаем

 

Наружный диаметр прокладки, мм

;

где е – коэффициент е = 30

 

Наружный диаметр фланца определяется по формуле (4.18)

Округляем D_Н до числа кратного 10 мм. D_Н= 940мм

 

Средний диаметр прокладки определяется по формуле (4.19)

 

Количество болтов определяется по формуле (4.20)

Округляем n_Б до числа кратного 4. n_Б = 40

 

Высота (толщина) фланца определяется по формуле (4.21)

Округляем h_Ф до числа кратного 10 мм. h_ф = 40мм

 

Расстояние между опорными поверхностями болтового соединения, мм

где h_П – высота прокладки, h_П = 3 мм.

Равнодействующая внутреннего давления определяется по формуле (4.23)

 

Реакция прокладки определяется по формуле (4.24)

b₀ =

 

Усилие от температурных деформаций определяется по формуле (4.25)

 

Коэффициент жесткости фланцевого соединения определяется по формуле (4.26)

 

Болтовая нагрузка в условиях монтажа до подачи внутреннего давления определяется по формуле(4.27)

F_Б1= 0,5×3,14×855×6,01×20 = 161,35КН

F_Б1= 1,8×516,5+36,3 = 966КН

Принимаем F_Б1= 966КН

 

Болтовая нагрузка в рабочих условиях

F_Б2 = 966 + (1 – 1,8)×516,5 + 162,02 = 610,72КН

 

Приведенный изгибающий момент определяется по формуле (4.28)

М₀ = 0,5×[(900−885)×610,72×10³+(885−800−18)×516,5×10³]×160/1,066= 2595,1КН×мм

 

Проверяем прочность и герметичность соединения определяется по формуле (4.29)

 

 

 

Условие прочности неметаллической прокладки из паронита определяется по формуле (4.30)

.

 

Максимальное напряжение в сечении фланца, ограниченном сечением S₁ определяется по формулам (4.31) и (4.32)

 

Максимальное напряжение в сечении, ограниченном размером S₀, МПа.

где Y₃ – коэффициент, при b= 1,5 Y₃ = 1

Окружные напряжения в кольце фланца определяется по формуле (4.33)

 

Напряжения во втулке от внутреннего давления определяется по формулам (4.34) и (4.35)

а) тангенциальное :

б) меридиональное :

 

Условие прочности для сечения S₁ фланца определяется по формуле (4.36) .

 

Условие прочности для сечения S₀ фланца определяется по формуле (4.37)

 

Условие герметичности, определяемое углом поворота фланца определяется по формуле (4.38)

 

 

Следовательно, выбранный фланец подходит по всем условиям. Принимаем фланец диаметром D = 940мм, материал фланца Сталь 12х18Н10Т СТП 0112- 85 - 73 и болтов (Сталь 35Л) ГОСТ 24379.1-80.