Ці значення рекомендується брати по табл.1(знаходиться в додатку)

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Болти і шпильки фланцевих зєднань.

В апаратах низького і середнього тисків фланці з’єднуються за допомогою болтів і шпильок, що залежить в основному від конструктивних вимог. Шпильки використовуються, коли потрібно зменшити відстань від зовнішніх розмірів ущільнювачів до осей центрів шпильок.

В з’єднаннях високого тиску використовуються тільки шпильки – пружні (діаметр непорізаної частини дорівнює внутрішньому діаметру різьби).

Болти, гайки, шайби вибираються згідно стандартів. Діаметр болтів фланцевих з’єднань повинен бути не меншим 12 мм. Величина кроку береться рівна 2,25-5 діаметрів.

4.2 Розрахунок болтів фланцевих з’єднань.

Для забезпечення питомого тиску σ_у (посадочної напруги) , необхідного для деформування прокладки й подолання сили внутрішнього тиску, що прагне відірвати кришку від корпуса апарата, кожний болт повинен витримувати зусилля Q_б (у МН) (або потрібно забезпечити умови роботи апарату)

Q_б = ( N + P )/ n ,

де N - загальна сила нормального тиску на прокладку, МН;

n - число болтів на фланці (приймають кратним 4);

Р - зусилля, що відриває кришку від фланця, діє на всі болти, Мн;

N = π D b ₀ m p

P = ,

Де D – розрахунковий діаметр прокладки;

b ₀ – ефективна ширина прокладки;

m – коефіцієнт тиску на прокладку (по табл.. 1);

р - тиск усередині апарата, Мпа;

Якщо прокладка недостатньо щільно затиснена, газове середовище може проникнути в зазор між площиною фланця й прокладки й у такий спосіб створиться додаткове зусилля, що відриває кришку. Тому розрахунки ведуть по розрахунковому діаметрі прокладки:

Розрахунковий діаметр прокладки приймають в залежності від приведеної ширини прокладки b’: якщо b ’<6.25 мм - D = D _сер

якщо b’ >6.25 то D = D ₃ -2 b ₀

D _сер – середній діаметр прокладки,

D _з – зовнішній діаметр контакту (прокладки)

b ₀ – ефективна ширина прокладки.

З другої сторони ми повинні затягнути болти, щоб зім’яти прокладку до початкового стану з посадочною напругою σ_п. ( або повинні забезпечити умови монтажу апарату).

Q’_б=π Db ₀ σ _п ,

Де b ₀ – ефективна ширина прокладки

σ _п – посадочна напруга прокладки (по табл.).

В подальшому для розрахунку болтів приймаються більше значення навантаження:

- від тиску в апараті (робочі умови),

- від затяжки болтів (тиск відсутній) для зминання прокладки (умови монтажу).

При низьких тисках і твердих прокладках значення навантаження на болти від їх затяжки більші від тиску в апараті, при значних тисках – навпаки

Кількість болтів знаходиться з виразу

Q_б – найбільше навантаження на болти,

q _б – допустима навантаження на один болт

d ₁ – внутрішній діаметр різьби, м

δ_с – констуктивна прибавка (1-2мм)

[σ] – допустима напруга при розтягу на болт, рекомендується приймати менше межі міцності в 5; 6,5; 8 разів в залежності від якості виготовлення фланців.

Кількість болтів фланцю округлюють в більшу сторону, кратне 4.

Відстань між болтами (крок) приймається залежно від внутрішнього діаметра різьби болта і тиску в апараті. Для його визначення можна скористатися графіком, представленим на рис.8.

Рис.8 Для вибору кроку розміщення болтів на фланці

При конструюванні фланцевих з'єднань необхідно керуватися наступними правилами:

· не слід розташовувати отвори на фланцях по головних осях .

· прокладку необхідно розміщати до шпильок або болтів.

· чим вищий тиск в апараті, тим тонша повинна бути прокладка;

· гайка повинна опиратися тільки на фланець, а не на жолобки або зврний шов, не повинна бути перекошена;

· при високих температурах робочого середовища замість болтів краще застосовувати шпильки, тому що вони більш гнучкі (еластичні) ;

· краще брати меншу кількість болтів більшого діаметра, ніж навпаки

· зовнішній діаметр фланця приймається рівним діаметру болтового кола плюс два діаметри болта, плюс 5—10 мм;

· рекомендований мінімальний тиск для розрахунку фланцевого з'єднання приймається рівним 0,25 Мпа, якщо навіть апарат працює без тиску.

4.3 Приклад розрахунку і конструювання фланцевого з ’єднання.

Розрахувати фланцеве з’єднання кришки з внутрішнім корпусом апарату діаметром 2700 мм, з’єднаного болтами діаметром 14 мм, при тиску всередині фланцевого з’єднання рівним 0,08 МПа. Товщина стінки матеріалу апарату 4 мм.

Визначаємо конструктивні розміри фланця:

внутрішній діаметр фланця мм;

зовнішній діаметр привальної поверхні мм;

діаметр болтового кола ;

зовнішній діаметр фланця мм;

Приймаємо:

розмір виступу привалочної поверхні 4 мм;

товщина прокладки δ_п=5 мм.

Із цих даних знаходимо геометричну ширину прокладки

мм,

Приймаємо привалочні поверхні плоскими з двома рисками. Приведена і ефективна ширина прокладки відповідно будуть дорівнювати

мм

мм

Розрахунковий діаметр прокладки таким чином буде дорівнювати

мм

В якості прокладочного матеріалу вибираємо м’яку гуму, по таблиці знаходимо коефіцієнт питомого тиску m=1 і посадочне напруження 1.35 МПа.

Навантаження на болти від тиску визначаємо по формулі

Навантаження на болти від затяжки визначаємо по формулі

Н

Болти будемо виготовляти із сталі 10. При значенні границі міцності болтів, рівною 300 МПа допустиме напруження буде дорівнювати:

Па

Визначаємо допустиме навантаження на один болт

Н

Визначаємо необхідну кількість болтів

Кількість болтів із умови надійного стиску прокладки, тобто розміщення їх по болтовому колу на відстані чотирьох діаметрів

Приймаємо кількість болтів n=160.

Фланці виготовляємо із сталі Ст. 3, для якої можна прийняти Мпа. Тоді товщина фланця буде визначатись так

Товщину фланця остаточно приймаємо (згідно із стандартом) рівною 25 мм.

4.4 Завдання на розрахункову роботу .

Розрахувати фланцеве з’єднання (Табл. 1) кришки з внутрішнім корпусом апарату діаметром D , мм, та товщиною стінки δ з’єднаного болтами діаметром d , мм, що виготовлені зі сталі 10 ([σ] = 300 Мн/м²), при тиску всередині фланцевого з’єднання рівним р, МПа. Матеріал прокладки вибрати згідно з варіантом. Накреслити фланцеве з'єднання.

Таблиця 1

4.5 Контрольні запитання

1. Область застосування фланцевих з’єднань.

2. Конструкції фланцевих з’єднань.

3. Спеціальні типи фланців.

4. Привалочна поверхня фланцю. Геометрична, приведена, ефективна поверхня фланцевого з'єднання.

5. Прокладки фланцевих з'єднань, матеріал, характеристики, критерії вибору.

6. Болти та шпильки фланцевих з'єднань, умови вибору.

7. Робочі умови розрахунку болтового з'єднання фланців.

8. Розрахунок болтового з'єднання фланців з умови монтажу.

Список рекомендованої літератури .

Основна література

1. Соколов В.И. Основы расчета и конструирования деталей и узлов пищевого оборудования. - М.: Машиностроение, 1970.- 424 с.

2. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. /Справочник. - Л.: Машиностроение, 1970.-752 с.

3. Харламов С.В. Практикум по расчету и конструированию машин и аппаратов пищевых производств. - Л.: Агропромиздат, 1991.-256 с.

4. О.І. Барвін, І.М. Гєнкіна, В.В. Іванченко, Г.В. Тараненко, Ю.М. Штонда, Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апара-тів. Фланцеві з'єднання. – Луганськ: Вид-во Східноукр. нац. ун-ту імені Воло-димира Даля, 2007. – 306 с.,

Додаткова література

1. Лунин О.Г., Вельтищев В.Н. Теплообменные аппараты пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1987.- 240 с.

2. Конструирование и расчет машин химических производств./ Под ред. Э.Э. Кольмана-Иванова. - М.: Машиностроение, 1985.- 406 с.

3. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи / Под общ. ред. М.Ф. Михалева.- Л.: Машиностроение, 1984.- 302 с.

Додаток№1

Табл..1

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний університет харчових технологій

Кафедра: ТО та КТП

РОЗРАХУНКОВА робота №4

з дисципліни

«Розрахунок і конструювання»

на тему: «Розрахунок фланцевого зэднання»

Виконав: Тимець Ю.

студ. гр. М-4-4

Перевірив: Пономарено В.В.

доц. к.т.н.

Київ 2013