Биргер И А , Шорр Б Ф , Иосилевич Г Б - Расчет На Прочность Деталей Машин Справочник (1993.4 Изд)(Scan) (947315), страница 17
Текст из файла (страница 17)
(18) Е Например, при о, .= 600 МПа; )7 = =:50мм; Е=210'МПа (600)' 50 отп = 5,? —, = 510 Н/мм. 2 10з Увеличение 4 „ при возрастании )? объясняетсн необходимостью увеличении усялнй для создания контактных напряжений, равных а,. Усилие обжатия и допустимые давления для прокладки. Для обеспечения герметичности стыка прокладха должна быть предварительно обжата под определенным давлением (для устранении неплотности прилегания). Необходимое усилие обжатия где Оср и — срелний диаметр прокладки; Ь вЂ” ширина прокладки; доаж — давление на прокладку для ее обжатия. Однако при очень больших давлениях на прокладку возможно ее расплющиванне, образование трещин и т. п. Лаваение на прокладку должно быть меньше допустимого д ~ (4). Значении досж н (4! дла плоских прохладах см. табл.
4. Лля плоских рифлгных прокладок значения доож и (д) могут быть приняты на 20еуа меньше указанных в таол. 4. Лля круглы» прокладок можно использовать значения табл. 4, если давления относить к ширине прокладки Ь 2с1. Для лизззазых прокладок принимают давление (в МПа) доож с „. )В опустнмое значение давления (в Н мм) по формуле (18) при он чз = 0,9о (О 9п )з !з ат1? (4) =5,7 ' =4 6 — ' Е Силовая схема фланцевого соениненяя с иекоитактнрующнмн фланцами.
Флаицемие соединения Рис, Е. Сквма флаицваого совдниеиня с ис- коитактнрующнми фланцами; и — коисгруктивиая схема и усилия, б— авиловая схема яри действии осевой ив- ор вки, ! — флаявц, у — труба, 3 — лра. кладка Фланцевое соединение рассчитывают по схеме, показанной на рис 9. Изгибной жесткостью болтов пренебрегают, Фланцы относят к системе болта, трубу и прокладку — к системе корпуса На соединение действует внешнее усилие 'сВк Р = Ртр+ Рф = — р (20) 4 В приближенных расчетах диаметр уплотнения обычно прчнимают али = асср.
п. Полное усилие, действующее на болты, Об = Оо+ ХР гл!) где Ов — предварительное усилие на болты до приложения внешней нагруз. ки (суммарное усилие затяжки); Х = = Хг Ха Коэффициент осевой нагрузки ля+ лтр Хг = Лб + Лф + Дп + лтр (22) где Хп )втр, дб, Хф — коэффициенты податливости прокладки, трубы, бол.
тов н фланцев, мм!Н. Коэффициент осевой нагрузки изме. няется в пределах О<Х а !. В приближенных расчетах можно принимать: при металлических прохладхах Х, = О,! —:0,3; при мягхнх пронладках (исключая реаиновые) Х, = .= 0,2 — 0,4; при резиновых ха =- 0,6 . 1. Коэффициент внутреннего давления Ха = Хф Дб+ Дф+ Дп+ Дтр' (23) где лф — коэффициент податливости фланца, связанный с радиальной де. формацией стенок трубы. Эта деформация вызывает поворот тарелок фланцев н уменьшает нагрузку на фланцевые болты.
В приближенных расчетах можно принвмать эср Х,=О,З вЂ”. )т Обычно Хв — — 0,1 — '0,3 Приближенная формула для усилия на болты в рабочих условиях Об = Ов. (24) Определение хоэффициентов податливости. Коэффициент податливости болтов (,+ О,зб лб= ла зЕб "— 4 (25) Лп я \ ЕппОср. пб где Еп — модуль упругости материала прокладки (см табл 2). Коэффициент податливости трубы (б — Лц лтр Еп0,эа ' Коэффициент податливости фланцев при действии осевой нагрузки опреде.
где (б — расчетная длина болта; д— диаметр стержня болта: г — число болтов; Еб — модуль упругости материала болта (с учетом тевгпературы), Увеличением длины на О,ЗЫ прнбли. женно уоитывается податливость витков резьбы. Коэффнпнент податливости прокла д. ки Расчет соединений с наконтиктирующими бйланпими 81 лают с учетом поворотной деформации фланца н изгиба связанной с ннм цилиндрической оболочки (трубы).
Если угол поворота фланца под дей. станем усилия 0 составляет грф, то коэффициент податливости (для двух фэанцев) 'рф[г Аф=2 —. 0 На основании решения, изложенного иа с. 85, лф=1,6 ' . (26) Е)Р (я —" (2 Значения т) приведены в табл. 1. При высокой температуре (1) ) ЗОО'С) следует учитывать уменьше. ние модуля упругости. Коэффициент податливости флаицев при действии внутреннего давления на основании решения, изложенного на с. 85 (для двух фланцев), ° 1' гр 2 эа р12 = — 0,8 (! — 2)) ~)и В~э !й гг с) (27) Усилие на прокладке. После приложения внешней нагрузки усилие на прокладке уменьшается до йп =- Оа — (1 — Х) Р (28) Усилие затяжки фланцевых болтов. Усилие затяжки болтов должно обеспечивать герметичность соединения. Ис.
ходя нз равенства (28), получим О. П вЂ” Х) Р+ Р ° (28) где Р „— усилие яа прокладку, необходимое для герметичности стыка. Усилие затяжки для обеспечения герметичности при рабочих условиях выбирают с некоторым запасом на потерю затяжки '. О2 е,ив [П вЂ” и " *,'" и"; и"1. (зо) турипа усилие иа учитывают, чга идет в запас прочности При действии виашивгп иагибьющега момента М и величине Р уп г — х м Явбавлиагги глагьвиав— 4 тэар и где р — наибольшее давление среды в рабочих условиях (рабочее давление); й = 1,0 —;1,4 — козффипиент, большие значения которого принимают для металлических прокладок и для про.
кладок, подвергающихся действию пов- торных нагрузок прн повышенных температурах. Для резиновых прокла- док й .= 1. Для обеспечения условий герметич- ности при гидравлических испытаниях усилие затяжки болтов 2 гр. п !3. >(1 — )[) ' Р,р б+ Ру, (31) где рпргб — Давление пРи гидравличе- ских испытаниях (пробное давление). ВЕЛИЧИНа Рпрпб УСтаНаВЛИВаЕтСЯ тЕХ- ническими условиями и составляет обычно (1,1 — 1,5) р, Усилие затяжки должно быть боль- ше необходимого усилия обжатия Оа > Рпбм (32) При выборе усилия затяжки рас.
сматривают все трн условия (30) — (32) и принимают наибольшее значение Оэ, Однако выбраняое значение 0 должно удовлетворять условию прочности про- кладок. Давление на прокладку б = [) й «» (б! (33) 221)ср. пЬ где (д) — допускаемое давление иа прокладку (см. табл. 4).
Температурное усилие (афгф — абгб) [б Еэ= (34) Хб+ Аф+ Хп+ дгр' где иф, гф и иб, гб — коэффициекты линейчого расширения и температуры материала фланца и болтов соотнет- ственно. Коэффициенты податливости в фор- муле (34) рпределяют из соотношений (25) — (27). Разность температур болтов н флан- ца обычно составляет 10 — 15 'С при температуре среды 300 †4 'С и 15— 20 ьС при температуре среды 400— 500 'С. Разность температур в момент про- грева следует принимать в 3 — 4 раза большей.
Фдамцееые соединения Расчет ма прочность фланцевых болтов. Суммарное усилие, действующее на флаиневые болты в рабочих условиях, )уб .= 1)е+ 'мс+ 'ХР, (35) Усилие при монтаже оа должно удовлетворять условиям (30) — (33), Условие прочности фланцеаых болтов о = — С (0,5 —; 0,9) от. (35) 4!)б впб12 При воздействии высокой температуры расчет проводят иа длительную прочность. Запас длительной прочности в болте определяют нэ равенства ои дп ндл = о (37) где па дп — предел длительной прочности материала болта при рабочей темпер туре за время работы конструкции; лд„= ),би.2,5, При различных режимах работы конструкции определение запаса прочности указано в гл. 2. Прочность фланцевых болтов должна быть проверена при гидравлических испытаниях н для режима прогрева. Напряжение в болтах при гидравлической опрессовке 4(оа+ Хрпроб) ((, 5. О 9) апбад (38) Напряжении в болтах при прогреве определяют по формуле (35), причем значение е)1 соответствует нестацнояар- Рис.
10. Напримеиии во фданча ному температурному режиму. Принимают, что б соответствует максимальной температуре ', Расчет на прочность фланцев. Напряжения изгиба в трубе в месте присоединения к фланцу (сечение АВ на рис. )0) определяют по формуле (5) В самом фланце возиикаот окружные напряжения (см. гл. )9) ооир = Š— е фр (з9) г где ф — угол поворота фланца; у н г — радиальная и осевая координаты расс 1итываемой точки Угол поворота фланца (см. гл, )9) е.(, — — — Ом)(х 2п 2 Ей Е! )п н )2 !) Учитывая равенство (3), находим Ее'О(1 ! Е) ф= 2п Еда 0и !2 0 В удовлетворлтельно работающих фланцеаых соединениях 3' ф'< — (фсо,о)з), 4 При амеоиой температуре и большей длительности работы предел длительной прочности часто меньше предела текучести при еой ме темп ратуре.
В прабдимеиимх расчетах часто 1 принимают 1 — (пб — О ). Напряженное сосгпояние фланца и глрдбы В точке В (см. рнс. 1О) в двух взаимно перпендикулярных площадках действуют сжимающее он и растягнвающее о „напряжения. %нбольшее окружное напряжение во фланцах будет в точне В: Одв 18 —" 0 Принеденное напряжение 4Г 2 2 ( 0,8ов, (41) где о„ вЂ” предел прочности материала с учезом температуры н длительности работы В равенстве (41) напряжения о„ и оа„„вычисляют по форл4улам (38) я (40), Условие (4!) обеспечивает запас по напряженним и = — в) 1,25. (42) опр Прь большой конусностн трубы (> 1: 2 н в трубах больших диаметров может оказаться опасным сечение в месте перехода от цилиндрической части к конической, Изгибающий момент в сечении х (см.
гл 24) М (х) = М,е "х соа ()х, (43) где козффнциент 1,28 (44) алесь координату х см. на рис. 10; 1 зср = — (з, + з) — средняя толщина 2 конического участка; гтр — средний радиус трубы Напряженна изгиба в сечекин А282 = — е й ' соа ()14, (45) бг)Е 1 п(7254 бы, где 14 — длина конической части тру- Окружное напряжение а зтом сечении гтр 42анр = Р (46) 3 Прочность оценивают во уравнению (4!). Если ()14 > 3,5, то прочность сечекня А,В, обеспечиваетск, так как изгибающий момент быстро затухает.
Кроме определенна запаса прочности по напряжениям целесообразно рассчитывать запас но разрушающей нагрузке. Разрушающее усилие при кратковременном воздействии внешних нагрузок (см. с. 88). и (2пв+ ох) Ерввр = 14 3 Х Г Лв \ Х ~ — ((7 — 0 — 2с)+ — ' П,~, ~ 4 4 (47) причем ов и о, определяют с учетом температуры Для длительного действия нагрузки ов нл Еравр. нп = — Ерввр (48) ов где о, цч н ов — прелелы длительной кратковременной прочности материала фланца прн рабочей гемпературе.
Запас прочности фланца по разрушающей нагрузке е„„.. прввр —— , (49) е. где Ес — осевая нагрузка ка фланец в рабочих условиях (суммарная нагрузка на болты). Запас по разрушающей нагрузке в удовлетворительна работающих соединениях пр,вр ) 2. НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ФЛАНЦА И ТРУБЫ 4 Расчетная схема соединения с неконтактирующимн фланцами. Рассмотрим упрощенную схему фланцевого соедн- ' Здесь привелеиа абасиаввииь расчет. иых вввисимаства, исаальвусиыч при расчете ив арачвасть флвввввыи савнвиввва.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
