Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Фланцеві зєднання (стр. 23 из 110)

ратурі t 250 C приймаємо рівним ^R_e218МПа ; при температурі t 20 C – ^R_e²⁰ 280МПа . Мінімальне значення тимчасового опору при розрахунковій температурі t 250 C приймаємо рівним ^R_m444МПа, при температурі t 20 C – ^R_m²⁰ 440 МПа.

Визначаємо допустимі напружини для матеріалу приварних встик фланців у перерізі ^S₁ за формулами:

– в робочих умовах (5.3)

_S1 1,5 1,5 145 217,5МПа;

– в умовах затягнення фланцевого з'єднання (5.4)

²⁰S1 1,5 ²⁰ 1,5 183 274,5 МПа;

– в умовах випробувань (5.5)

^в 2,0 ²⁰ 2,0 183 366МПа.

_S1

Визначаємо допустимі напружини для матеріалу приварних встик фланців у перерізі ^S₀ за формулами:

510МПа;

590,5МПа; 783,5 МПа.

більше розрахункового Р_в в умовах випробувань [2], тому розрахунок фланцевого з'єднання для умов випробувань не проводимо.

Ефективну ширину прокладки визначаємо за формулою (5.11) b₀ 0,25b_n 0,25 28 7 мм.

Лінійна податливість металевої прокладки ^y_n0.

Відстань між фланцями визначаємо відповідно до рисунку 5.6 і розмірів фланця за таблицею Б.6 додатку Б і прокладки за таблицей Е.4 додатку Е, 10 мм.

Відстань між опорними поверхнями гайок ^l_б0 визначаємо за формулою

l_б0 2 h 2 130 10 270мм.

Розрахункову довжину шпильки визначаємо за формулою (5.16) l_б l_б0 0,56 d 270 0,56 42 293,52 мм.

Площу поперечного перерізу шпильки по внутрішньому діаметру нарізі визначаємо за таблицею 5.5, ^f_б 1045мм². Модуль подовжньої пружності матеріалу шпильок (сталь марки 40Х) при температурі

t 20 C визначаємо за посібником [2], Е_б²⁰ 1,99 ¹⁰⁵ МПа.

Податливість шпильок визначаємо за формулою (5.15)

lб 293,52 3,529 10 8 1/Н мм.

yб 20 fб n 1,99 105 1045 40

Eб

Коефіцієнти , X, ^K₁ обчислюємо за формулами (5.18)-(5.20):

S1 76 2,054;

S₀ 37

l 140

X 0,728; D S₀ 1000 37

X
X 0,25	1

K₁ 1 1

1 2,054 1

1,514.

Еквівалентну товщину втулки приварного встик фланця визначаємо за формулою (5.17)

S_е K₁ S₀ 1,514 37 56,03мм.

Значення коефіцієнтів j,

обчислюємо за формулами

(5.22)-(5.26):

0,353.

Кутову податливість фланця визначаємо за формулою (5.21) yф 1 E1₂₀0,h9₃ ² 1 0,3531,991 100,9₅ 0130,676₃ 6,882

6,796 10 ¹² 1/ Н мм.

Плечі моментів сил визначаємо за формулами (5.34) і (5.35): b 0,5 D_б D_сп 0,5 1255 1090 82,5мм;

e 0,5 D_сп D S_е 0,5 1090 1000 56,03 16,98 мм.

Коефіцієнт жорсткості фланцевого з'єднання з металевою прокладкою складає J 1.

Розрахунок навантажень, що діють у фланцевому з'єднанні Рівнодіючу внутрішнього надлишкового тиску визначаємо за формулою (5.44)

Q_д0,785D_сп² Р 0,785 1090² 7,0 6,53 10⁶ Н.

Реакцію прокладки в робочих умовах обчислюємо за формулою (5.45), визначивши за таблицею 5.4 коефіцієнт питомого тиску на прокладку, m5,5

R_n D_сп b₀ m P 3,14 1090 7 5,5 7,0 9,23 10⁶ H.

Коефіцієнти лінійного розширення матеріалу фланців і шпильок визначаємо за таблицею 5.6: 14,65 10 ⁶ 1/

_ф °С; _б 13,60 10 ⁶ 1/ °С.

Модулі подовжньої пружності матеріалів фланця і болта при розрахунковій температурі визначаємо за посібником [2]:

Е 1,76 10⁵ МПа;

Навантаження ^Q_t від температурних деформацій фланцевого з'єднання, визначаємо за формулою (5.48)

Болтове навантаження ^P_б1 визначаємо за формулою (5.54), при цьому температурне навантаження не враховуємо, тому що ^Q_t0

Р_б1 J Q_д Rn Qt 1 6,53 10⁶ 9,23 10⁵ 0 7,453 10⁶ Н.

Болтове навантаження Р_б2 , необхідне для початкового зминання прокладки, визначаємо за формулою (5.55), прийнявши питомий тиск обтиснення прокладки за таблицею 5.4, ^q_обт125МПа.

Р_б2 0,5 D_cn b₀ q_обт 0,5 3,14 1090 7 125 1,5 10⁶ Н.

Болтове навантаження Р_б3 за умови забезпечення міцності шпильок визначаємо за формулою (5.56)

Р_б3 0,4 _б²⁰ n f_б 0,4 230 40 1045 3,85 10⁶ Н.

Болтове навантаження в умовах монтажу Р_б визначаємо за формулою (5.52)

Р_б max P_б1;Р_б2;Р_б3 7,453 10⁶; 1,510⁶; 3,85 10 7,453 10⁶ Н.

Розрахунок шпильок

Умова міцності шпильок в умовах монтажу (5.58)

5 Н.

230МПа

Розрахунок фланця на міцність

Згинальний момент від болтового навантаження обчислюємо за формулою (5.65)