Фланцевое соединение может состоять из двух фланцев (одинаковых или разных по конструкции) или фланца с крышкой (например, в люках). Если фланцы отличаются по конструкции или материалу, то необходимо вышеприведенные коэффициенты и угловую податливость рассчитывать для каждого фланца. В соединении фланца с крышкой рассчитывают угловую податливость фланца и крышки.
Угловая податливость плоской крышки
Xкр
yкр 20 3 , (14.18)Екр hкр
гд Xкр – безразмерный коэффициент.
е
где кр толщина плоской крышки соответственно в зоне уплотнения и на наружном диаметре; Ккр – безразмерный коэффициент. Kкр Dн Dсп , (14.20)гд Dсп средний диаметр прокладки.
е –
Плечи моментов сил определяют по формулам:
b 0 5, Dб Dсп ; (14.21) e 0 5, Dсп D Sэ , (14.22)где Dб диаметр болтовой окружности;
–
Sэ эквивалентная толщина втулки фланца.
–
Коэффициент жесткости фланцевого соединения, нагруженного внутренним избыточным или наружным давлением и внешней осевой силой
J, (14.23)
где
b . (14.24)При стыковке одинаковых по размерам фланцев:
yф1 yф2 yф ; e1 e2 e .Следовательно,
, (14.25)где
b . (14.26)
Для соединения с плоской крышкой
, (14.27)
где
b . (14.28)
Для фланцев с металлической прокладкой J 1. 14.6. Расчет фланцевого соединения на прочность
Равнодействующая внутреннего избыточного или наружного давления
Qд 0 785, Dсп2 Р , (14.29)где Р расчетное внутреннее избыточное или наружное – давление (для вакуума или наружного давления P<0).
Реакция прокладки в рабочих условиях
Rn Dсп bo m P , (14.30)где m коэффициент удельного давления на прокладку.
–
При определении нагрузок от температурных деформаций расчетные температуры фланцев, крышки, болтов (шпилек), трубной решетки, следует уменьшить на температуру, при которой происходит сборка фланцевого соединения (20 °С).
Нагрузка, возникающая от температурных деформаций фланцевого соединения
Qt
20 , (14.31)где
b ; (14.32),
коэффициенты линейного расширения материала соответственно фланцев и болтов (шпилек);tб – расчетная температура соответственно фланцев и болтов (шпилек).
Коэффициенты линейного расширения сталей, получивших наибольшее распространение для изготовления фланцев и болтов (шпилек), приведены в таблице 14.6.
Нагрузка, возникающая от температурных деформаций, при стыковке одинаковых фланцев (с гладкой уплотнительной поверхностью и под прокладку восьмиугольного сечения) Qt , Н, определяется по формуле
Eб E
Нагрузка, возникающая от температурных деформаций в соединении фланца с плоской крышкой Qt , Н, определяется по формуле
Qt
20 , (14.35)гд– коэффициент линейного расширения материала крышки, е 1/ °С.
Коэффициент
определяется по формуле b2 . (14.36)Таблица 14.6
Расчетное значение коэффициента линейного расширения сталей
Марка стали | Расчетное значение коэффициента линейного расширения 106 , 1/ °C, при температуре t , °C | |||||
100 | 200 | 300 | 400 | 500 | ||
Ст3, 20, 20К | 11,6 | 12,6 | 13,1 | 13,6 | 14,1 | |
35 | 11,1 | 11,9 | 13,2 | 13,4 | 13,9 | |
40 | 11,3 | 12,0 | 13,3 | 13,3 | 13,3 | |
09Г2С, 16ГС, 17ГС, 17Г1С, 10Г2С1, 10Г2 | 13,0 | 14,0 | 15,3 | 16,1 | 16,2 | |
12ХМ, 12МХ, 15ХМ, 15Х5М, 15Х5М-У | 11,9 | 12,6 | 13,2 | 13,7 | 14,0 | |
35Х, 40Х, 38ХА | 13,4 | 13,3 | 14,0 | 14,8 | 14,8 | |
20ХН3А | 11,0 | 12,0 | 13,0 | 13,5 | 14,0 | |
30ХМА | 12,3 | 12,6 | 12,9 | 13,9 | 14,2 | |
25Х1М1Ф | 11,3 | 12,7 | 12,9 | 13,9 | 14,2 | |
03Х18Н11, 08Х17Н12М2Т, 08Х17Н15М3Т | 16,6 | 17,0 | 18,0 | 18,0 | 18,0 | |
45Х14Н14В2М | 16,6 | 17,0 | 18,0 | 18,0 | 18,0 | |
25Х2М1Ф | 12,5 | 12,9 | 13,3 | 13,7 | 14,0 | |
37Х12Н8Г8МФБ | 15,9 | 18,0 | 19,2 | 21,5 | 22,4 | |
08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т | 9,6 | 13,8 | 16,0 | 16,0 | 16,5 | |
12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 03Х17Н14М3, 10Х17Н13М2Т, | 16,6 | 17,0 | 18,0 | 18,0 | 18,0 | |
10Х17Н13М3Т, 08Х18Н10Т, 08Х18Н12Т | ||||||
03Х21Н21М4ГБ | 14,9 | 15,7 | 16,6 | 17,3 | 17,5 | |
06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ | 15,3 | 15,9 | 16,5 | 16,9 | 17,3 | |
08Х18Г8Н2Т | 12,3 | 13,1 | 14,4 | 14,4 | 15,3 | |
ХН35ВТ | 14,8 | 15,1 | 15,5 | 15,9 | 16,1 | |
08Х15Н24В4 | 14,5 | 15,5 | 16,3 | 16,8 | 17,2 | |
Примечание – Промежуточные значения коэффициента определяются методом линейной интерполяции. |
Болтовая нагрузка в условиях монтажа
Pб max Pб1;Рб2;Рб3 , (14.37)