Расчет и конструирование типового оборудования (стр. 25 из 35)
Рис.13.10. Размещение продольных сварных швов на смежных штуцерах, вваренных в обечайку
При совместном укреплении двух взаимовлияющих отверстий общим накладным кольцом коэффициент понижения прочности определяют по формуле
гд L2 расчетная ширина зоны укрепления при использовании е – общего укрепляющего кольца для двух отверстий, мм.
Расчетная ширина зоны укрепления L2 определяется по формуле
L2 min b l; 2p l2p . (13.35)Коэффициент K3 для цилиндрических и конических обечаек определяется по формуле
K3 0 5, 1 cos2 , (13.36)где
– угол, определяемый в соответствии с рисунком 13.3. 
Таким образом, для отверстий расположенных на одной направляющей обечайки 0 и K3 1. 
Для отверстий, расположенных в сечении, перпендикулярном оси обечайки, 90o и K3 0 5, . Для выпуклых днищ принимают K3 1. 
Рис.13.11. Совместное укрепление взаимовлияющих отверстий
а – круглым накладным кольцом; б – кольцом произвольной формы
Укрепление отверстий в аппаратах, подверженных наружному давлению
Расчет укрепления взаимовлияющих отверстий в аппаратах, подверженных наружному давлению, проводится для каждого из этих отверстий отдельно так же, как и при внутреннем давлении.
Допускаемое наружное давление определяется следующим образом.
Определяют допускаемое давление из условия прочности для каждого из отверстий по формуле (13.29)
[ ]P 1,2 2 K1 S C [ ] V
Dp S C V
Затем определяют допускаемое давление для перемычки по формуле (13.32)
P в 2 K1 S C V1 .0 5, Dp Dp S C V1
Меньшее из полученных значений принимается за допускаемое давление из условия прочности
Р min P ; P ; Р . (13.37)
П 1 2 в
Допускаемое давление в пределах упругости определяют для обечайки или днища без отверстий (см. лекцию 10):
по формуле (10.13) для цилиндрической обечайки
Р Епо формуле (10.32) для конических обечаек и днищ
по формуле (10.21) для выпуклых днищ
Допускаемое наружное давление определяют по формуле
При невыполнении условия прочности укрепление производится аналогично укреплению при
внутреннем избыточном давлении.
Контрольные вопросы к лекции 13
1. Почему необходимо укрепление отверстий в стенках аппаратов?
2. Какими конструктивными элементами выполняют укрепление отверстий?
3. Как определяется площадь, подлежащая компенсации?
4. Какие отверстия считаются одиночными?
5. Понятие диаметра отверстия, не требующего укрепления.
6. Как определяется расчетный диаметр отверстия?
7. Как определяется расчетный диаметр укрепляемого элемента?
8. Как определяется коэффициент прочности сварных соединений для штуцера и укрепляемого элемента?
9. Условие укрепления одиночного отверстия.
10. Как определяются площади, входящие в условие укрепления?
11. В каком случае отверстия считаются взаимовлияющими?
12. Что такое перемычка?
13. Как конструктивно выполняют укрепление взаимовлияющих отверстий?
14. В какой последовательности выполняют расчет укрепления взаимовлияющих отверстий при внутреннем избыточном давлении?
15. В чем заключаются особенности расчета укрепления взаимовлияющих отверстий при наружном
давлении?
Лекция 14. Тема "Конструкции и расчет фланцевых соединений"
Рассматриваемые вопросы: Конструкции фланцевых соединений. Требования, предъявляемые к разъемным соединениям. Типы фланцевых соединений. Нагрузки, действующие во фланцевых соединениях. Опасные сечения. Определение расчетных параметров. Расчет нагрузок. Расчет болтов (шпилек). Расчет прокладок. Расчет фланцевого соединения на прочность. Расчет фланцевого соединения на жесткость. 14.1. Конструкции фланцевых соединений
Требования, предъявляемые к разъемным соединениям
К разъемным соединениям предъявляют следующие требования:
– герметичность при заданной температуре и давлении;
– достаточная прочность и жесткость;
– допустимость быстрой и многократной сборки и разборки; – технологичность изготовления;
– взаимозаменяемость.
Конструкция фланцевого соединения
Всем этим требованиям удовлетворяют фланцевые соединения – одно из самых распространенных соединений в машиностроении и аппаратостроении.
Фланцевое соединение включает в себя два фланца или фланец с крышкой (заглушкой) с прокладкой между ними, соединенных болтами или шпильками. Фланцы, крышки, заглушки и прокладки стандартизованы по условному проходу или диаметру и условному давлению. Весь непрерывный ряд размеров фланцев по диаметрам и давлению разбит на ряд условных (номинальных) давлений и условных проходов (номинальных размеров). Условный проход определяет не только размеры трубы, но и размеры предназначенного для нее фланца. Величина условного прохода определяет наружный диаметр трубы, а ее внутренний диаметр зависит от толщины стенки трубы. Так, для труб с условным проходом DN 50 наружный диаметр трубы равен 57 мм, а внутренний диаметр изменяется в зависимости от толщины стенки трубы.Ряд условных проходов, в мм: 10, 15, 20; 25, 32, 40; 50, 65, 80, 100, 125; 150, (175); 200 и т.д. Ряд условных давлений для арматурных фланцев, в МПа: 0,1; 0,25; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 8,0; 10; 16; 20. Ряд условных давлений для аппаратных фланцев, в МПа: 0,3; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 8,0; 10; 16.
Введение понятий условного прохода и условного давления позволило свести к минимуму все многообразие размеров труб и фланцев. Все типы фланцев из соображений взаимозаменяемости на данный условный проход и условное давление имеют одинаковые присоединительные размеры. Фланцы выбираются по расчетной температуре и расчетному давлению на ближайшее большее условное давление.
Типы фланцевых соединений
По назначению различают фланцы аппаратные и фланцы для арматуры и трубопроводов. Фланцы этих двух типов регламентируются разными стандартами и отличаются по конструкции, размерам и применению. Базовым размером для аппаратных фланцев является внутренний диаметр. Аппаратные фланцы изготовляют с внутренним диаметром не менее 400 мм и применяют для разъемов корпусов аппаратов и люков. Базовым размером фланцев для арматуры и трубопроводов является условный проход (номинальный размер). Фланцы для арматуры и трубопроводов изготовляют с условным проходом DN 10мм и более и применяют в качестве фланцев штуцеров аппаратов и соединений трубопроводов.По конструкции фланцы разделяют на:
– фланцы плоские приварные;
– фланцы приварные встык;
– свободные фланцы на приварном кольце.
1, 2 – фланцы; 3 – болт; 4 – гайка; 5 – прокладка; 6 – втулка (обечайка)
Рис. 14.1. Конструкции плоских приварных аппаратных фланцев
а – с гладкой уплотнительной поверхностью; б – типа "выступ-впадина"; в –типа "шип-паз"
1, 2 – фланцы; 3 – шпилька; 4 – гайка; 5 – прокладка Рис. 14.2. Конструкции приварных встык аппаратных фланцев
а – типа "выступ-впадина"; б – типа "шип-паз"; в – с уплотнительной поверхностью под прокладку
восьмиугольного сечения
1, 2– фланцы; 3 – прокладка; 4 – болт; 5 – гайка; 6 – патрубок
Рис. 14.3. Конструкции плоских приварных фланцев для арматуры и трубопроводов а – с соединительным выступом (с гладкой уплотнительной поверхностью); б – типа "выступ-
впадина"
1, 2 – фланцы; 3 – прокладка; 4 – болт (шпилька); 5 – гайка
Рис. 14.4. Конструкции приварных встык фланцев для арматуры и трубопроводов
а – с соединительным выступом; б –типа "выступ-впадина"; в – типа "шип-паз"; г – с
уплотнительной поверхностью под прокладку овального сечения
