Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Фланцеві зєднання (стр. 18 из 110)

верхні конічної втулки приварного встик фланця в робочих умовах, МПа;

₁₄^р – окружна напружина в перерізі товщиною ^S₁ на внутрішній

поверхні конічної втулки приварного встик фланця в робочих умовах, МПа;

S₁ – допустима напружина для матеріала приварного встик фла-

нця в перерізі товщиною ^S₁ в робочих умовах (при розрахунковій температурі), МПа.

Меридіональні і окружні напружини в перерізі товщиною ^S₁ конічної втулки приварного встик фланця в робочих умовах ₁₁^{р ,} ₁₂^{р ,} ₁₃^р ,

₁₄^р , МПа, визначають за формулами:

₁₁; (5.98)

₁₂ ; (5.99)

₁₃ ; (5.100) ₁₄ . (5.101)

Умови статичної міцності приварних встик і плоских приварних фланців у перерізі товщиною ^S₀ визначають за формулами:

– при затягненні з’єднання

де ₂₁^р – меридіональна напружина в перерізі товщиною ^S₀ на зовнішній

поверхні конічної втулки приварного встик і циліндричної втулки плоского приварного фланця в робочих умовах, МПа;

22^р – меридіональна напружина в перерізі товщиною ^S₀ на внутріш-

ній поверхні конічної втулки приварного встик і циліндричної втулки плоского приварного фланця в робочих умовах, МПа;

23^р – окружна напружина в перерізі товщиною ^S₀ на зовнішній по-

верхні конічної втулки приварного встик і циліндричної втулки плоского приварного фланця в робочих умовах, МПа;

₂₄^р – окружна напружина в перерізі товщиною ^S₀ на внутрішній по-

верхні конічної втулки приварного встик і циліндричної втулки плоского приварного фланця в робочих умовах, МПа;

S0 – допустима напружина для матеріалу приварного встик фла-

нця в перерізі товщиною ^S₀ конічної втулки і циліндричної втулки плоского приварного фланця в робочих умовах (при розрахунковій температурі), МПа.

Меридіональні і окружні напружини в перерізі товщиною ^S₀ конічної втулки приварного встик і циліндричної втулки плоского приварного фланця в робочих умовах ₂₁^{р ,} ₂₂^{р ,} ₂₃^{р ,} ₂₄^р , МПа, визначають за формулами

₂₁; (5.104)

₂₂ ; (5.105)

₂₃; (5.106)

₂₄ . (5.107)

5.10 Перевірка фланцевого з'єднання на жорсткість

Умова жорсткості фланцевого з’єднання має вигляд

, (5.108)

де

– допустимий кут повороту фланця, рад.

Для плоских приварних фланців:

– в робочих умовах

0,013;

– в умовах випробувань

0,017.

Для фланців приварних встик: – в робочих умовах:

0,009 при D2000 мм;

0,013 при D2000 мм; – в умовах випробувань:

0,011 при D2000 мм;

0,015 при D2000 мм.

5.11 Розрахунок фланців на малоциклову втомленість

Розрахункову амплітуду зведених умовних пружних напружин

, МПа, при затягненні фланцевого з’єднання визначають за формулою

_а 0,5max 1; ₂; ₃ , (5.109)

де

– головні нормальні напружини, МПа.

Головні нормальні напружини для приварних встик фланців визначають за формулами:

; (5.110)

; (5.111) , (5.112)

де

– коефіцієнт, який визначається за графіком, який наведений на рисунку 5.4, залежно від відношення радіуса тороїдального переходу між конічною втулкою і тарілкою фланця r до товщини втулки фланця ^S₁ .

Головні нормальні напружини для плоских приварних фланців визначають за формулами:

₁ 0 ; (5.113)

₂

1,5 max ₂₁ ; ₂₃ ; ₂₁ 23 ; (5.114) 3 1,5max ₂₂ ; ₂₄ ; ₂₂ 24 . (5.115)

Розрахункову амплітуду зведених умовних пружних напружин в робочих умовах _а^р , МПа, визначають за формулою

. (5.116)

Рисунок 5.4 – Графік для визначення коефіцієнта

Прирощення головних нормальних напружин приварних встик фланців визначають за формулами:

; (5.117)

; (5.118) . (5.119)

Прирощення головних нормальних напружин плоских приварних фланців визначають за формулами:

Кількість допустимих збирань фланцевого з’єднання визначають за формулою

, (5.123)

де t – температура збирання апарата, °С; А, В – характеристики матеріалу, МПа; ⁿ_N – коефіцієнт запасу міцності по числу циклів, ⁿ_N = 10; n – коефіцієнт запасу міцності по напружинам, n = 2;

– умовна амплітуда напружин при затягненні фланцевого з’єднання, МПа.

Умовну амплітуду напружин при затягненні фланцевого з’єднання визначають за формулою

. (5.124)

Характеристики матеріалу A і B визначають за таблицею 5.7. Таблиця 5.7 – Характеристики матеріалу A і B

Сталі	A , МПа	B , МПа
Вуглецеві	0,60 105	0,66 Rm20 0,43 Re20
Низьколеговані	0,45 105
Аустенітні корозійностійкі	0,60 105	270

Позначення в таблиці 5.7:

^R_m²⁰ – мінімальне значення тимчасового опору (границі міцності) при температурі 20 °С, МПа;

^R_e²⁰ – мінімальне значення границі текучості при температурі 20 °С, МПа.