где Рб1 – болтовая нагрузка от совместного действия
внутреннего избыточного или наружного давления среды, осевой силы и изгибающего момента;
Рб2 болтовая нагрузка, необходимая для начального – смятия прокладки;
Рб3 болтовая нагрузка из условия обеспечения прочности – болтов (шпилек).
Болтовая нагрузка Pб1
Рб1
, (14.38) где F внешнее осевое усилие, действующее на фланцевое – соединение ( F0, если усилие сжимающее); М внешний изгибающий момент, действующий на – фланцевое соединение.При отсутствии внешнего осевого усилия F и внешнего изгибающего момента М болтовая нагрузка Pб1 , МПа, определяется по формуле
Рб1 J Qд Rn Qt . (14.39) Нагрузка от температурных деформаций Qt учитывается только при Qt 0. Если коэффициент жесткости фланцевого соединения J 1, в расчетах принимается J1. Болтовая нагрузка, необходимая для начального смятия прокладки, определяется по формуле Pб2 0 5, Dcn b0 qобж ; (14.40)Болтовая нагрузка из условия обеспечения прочности болтов (шпилек), определяется по формуле
Pб3 0 4, [ ]б20 n fб , (14.41) 0 – допускаемое напряжение для материала болтов (шпилек)гд
е при температуре 20 °С; п количество болтов (шпилек).
–
Для условий вакуума или наружного давления
Pб max Pб2;Pб3 . (14.42)Условие прочности болтов (шпилек):
в условиях монтажа
Pб [ ]20 ; (14.43) б1 б n fбв рабочих условиях
[ ] , (14.44)гд
напряжение в болтах (шпильках) в условиях монтажа е – (при температуре 20 °С); напряжение в болтах (шпильках) при расчетной– температуре в рабочих условиях;
Pб приращение нагрузки на болты (шпильки) в рабочих – условиях.. (14.45)
D При отсутствии внешнего осевого усилия F и внешнего изгибающего момента М приращение болтовой нагрузки Pб , МПа, определяется по формуле Pб 1 J Qд Qt . (14.46)Для условий вакуума или наружного давления
[ ] . (14.47)При проверке прочности болтов для рабочих условий с учетом нагрузки на болты от стесненности температурных деформаций допускаемое напряжение может быть увеличено на 30 %. Расчет прокладок
Условие прочности мягких прокладок
Pб [ ]q , (14.48)q
Dcn bn
гд [ ]q – допускаемое удельное давление на прокладку. е
Рассмотрим расчет на прочность плоского приварного фланца. Для плоских приварных фланцев опасным сечением является сечение в месте приварки фланца к обечайке. Расчет фланца на прочность заключается в определении эквивалентных напряжений в опасных сечениях и сравнении этих напряжений с допускаемыми напряжениями, определенными по формулам (14.3) – (14.5).
При затяжке в опасном сечении возникают меридиональные и кольцевые напряжения на внутренней и наружной поверхности обечайки. Фланец может соединяться с обечайкой непосредственно или через цилиндрическую втулку большей толщины, чем обечайка. Толщина цилиндрической втулки для стандартных фланцев указана в стандарте. Если при расчете цилиндрической обечайки от давления толщина ее получилась меньше, чем толщина рекомендованной втулки, то фланец соединяют с обечайкой через переходную втулку рекомендованной стандартом толщины.
Изгибающий момент от болтовой нагрузки
M01 Pб b. (14.49) Меридиональные напряжения в цилиндрической втулке (обечайке) при затяжке фланцевого соединения для плоских приварных фланцев: на наружной поверхности втулки на внутренней поверхности втулки ,где
максимальное напряжение изгиба во втулке в месте – приварки ее к фланцу: . (14.50)где
2
T Dн D 1 8 55, lg Dн D 1 ; (14.51)2
1 05, 1 945, Dн D Dн D 1
Если фланец приварен непосредственно к обечайке, S0 S , где S толщина стенки обечайки.
Приращение меридиональных напряжений в цилиндрической втулке (обечайке) в рабочих условиях для плоских приварных фланцев:
; (14.52) , (14.53)гдем
– приращение напряжения, возникающего в меридиональном направлении в цилиндрической втулке (обечайке) в рабочих условиях от действия внешних нагрузок, , (14.54)– приращение напряжения, возникающего в меридиональном направлении от изменения изгибающего момента в рабочих условиях,
, (14.55) где M01 – приращение изгибающего момента от болтовой нагрузки.Приращение изгибающего момента от болтовой нагрузки
e. (14.56)При отсутствии осевого усилия и внешнего изгибающего момента приращение изгибающего момента от болтовой нагрузки определяют по формуле
M01 Pб b Qд e. (14.57)Окружные напряжения в цилиндрической втулке (обечайке) при затяжке соединения для плоских приварных фланцев:
23
0 3, 1; (14.58)24
0 3, 1 . (14.59)Приращения окружных напряжений в цилиндрической втулке (обечайке) в рабочих условиях для плоских приварных фланцев:
; (14.60). (14.61)
Условия статической прочности плоских приварных фланцев в сечении толщиной S0 :
при затяжке соединения
в рабочих условиях
где – меридиональное напряжение на наружной поверхности втулки в рабочих условиях;– меридиональное напряжение на внутренней поверхности втулки в рабочих условиях;
– окружное напряжение на наружной поверхности втулки в рабочих условиях;
– окружное напряжение на внутренней поверхности втулки в рабочих условиях;
0 – допускаемое напряжение в рабочих условиях.Меридиональные и окружные напряжения для плоских приварных фланцев в сечении толщиной S0 в рабочих условиях определяются по формулам:
; (14.64) ; (14.65)