Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
Практическая работа 4
Расчет фланцевого соединения
Фланцевые соединения должны обеспечивать герметичность и прочность собираемых конструкций. Роль качественного соединения важна, ведь непрочное скрепление может приводить к большим потерям и грозить опасностью обслуживающему персоналу. Основным элементом соединения является фланец. Эта деталь представляет собой металлический диск и обеспечивает прочное и плотное разъемное соединение.
1 – фланцы, 2 – болт, 3 – прокладка
Рисунок 1. Фланцевое соединение
Порядок расчета фланцевого соединения
1 Конструктивные размеры фланца.
Для соединения крышки и корпуса аппарата (по
D аппарата мм и внутреннего давления
Р аппарата МПа), выбрать тип фланца [1, таблица 1.36].
Рисунок 2. Фланец плоский приварной
Толщину втулки фланца принимают = мм, в зависимости от конструкции фланца
— для приварных встык s
0 – s ≤ 5 мм
— для плоских приварных и свободных
s
s – толщина обечайки аппарата
Толщина s
1 у основания втулки приварного встык фланца [1, стр. 93 табл.1.37]
s
1= β
1s
0
β
1 – принимается по рисунку [Михалев стр. 95 рис.1.39]
Высота втулки фланца, мм
— приварного встык
где
i – уклон втулки (
i =1/3)
— плоского приварного или свободного
Принимаем
h = мм.
Диаметр болтовой окружности фланцев:
— плоских приварных
Dб =D + 2 (2
s0 + dб + u) м,
— приварных встык
D
б =D + 2 (s
1 + d
б + u) м,
где
dб — наружный диаметр болта [1, стр. 94 табл.1.40];
u — нормативный зазор между гайкой и втулкой (
u = 4 – 6 мм).
(ГОСТ размеры фланцев, Михалев стр.94, табл.1.40)
— свободных
D
б =D
s + 2 (d
б + u
1) м,
u
1 — нормативный зазор между гайкой и обечайкой (u = 8 мм).
D
s – внутренний диаметр свободного кольца (D
s ≥ D + 2s
0)
Наружный диаметр фланца
Dн =
Dб +
а м,
где
а — конструктивная добавка для размещения гаек по диаметру фланца [1, стр. 95 табл.1.41].
Наружный диаметр прокладки
— для приварных встык и плоских приварных фланцев
Dн.п =
Dб —
е мм,
где
е – нормативный параметр, зависит от типа прокладки [1, стр. 95 табл.1.41].
— свободных фланцев
D
н.п ≤ D
s1
Ds
1 – наружный диаметр бурта (D
s1 ≤ D
б — d
б)
Средний диаметр прокладки
Dс.п =
Dн.п —
b м,
где
b — ширина прокладки, [1, стр. 95 табл.1.42].
Количество болтов, необходимых для обеспечения герметичности соединения,
nб>p
Dб/
tш ,
где
tш — шаг размещения болтов, выбираемый в зависимости от давления [1, стр. 97 табл.1.43].
Принимаем
nб = кратное четырем.
Высота (толщина) фланца
мм,
где l
ф – принимается согласно [1, стр. 97 рис.1.40];
s
эк – эквивалентная толщина втулки;
sэк =
s0 = 10 мм, так как для плоских фланцев b
1 =
s1/
s0 = 1.
Принимаем
hф округлить мм.
Расчетная длина болта
lб =
lб.0 + 0,28
d м,
lб.0 — расстояние между опорными поверхностями головки болта и гайки при толщине прокладки
d – диаметр отверстия под болт, d = d
б
где
lб.0 = 2 (
hф +
hп) мм.
h
п – высота (толщина) стандартной прокладки (h
п = 2 мм)
- 2. Нагрузки, действующие на фланец
Равнодействующая внутреннего давления
МН.
Dс.п — средний диаметр прокладки
Реакция прокладки
Rп =
pDc.пb0kпрpp МН,
где
kпр = 1 — для резины с твердостью свыше 1,2 МПа [1, стр. 98 табл.1.44];
b0 – эффективная ширина прокладки, при
b ≤ 15 мм
b0=
b=15 мм = 0,015м
,
при
b >15 мм
b0 = 0,12
м,
b — ширина прокладки, [1, стр. 95 табл.1.42]..
pp – давление в аппарате, МПа
Коэффициент жесткости фланцевого соединения:
— kж =1 для приварных встык фланцев с овальными или восьмигранными металлическими прокладками;
— при стыке фланцев одинаковой конструкции
,
где
уб,
уп,
уф — податливость, соответственно болтов, прокладки, фланцев.
— при стыке фланцев различной конструкции см. Михалев стр.99
Податливость болтов
yб =
lб /(
Eб fб nб ) м/МН,
где
Eб – модуль упругости материала болтов [1, в приложении табл.VII];
lб – расчетная длина болта,
fб – расчетная площадь поперечного сечения болта (шпильки) по внутреннему диаметру резьбы принимается из Михалева стр. 98.
Расчетная длина болта
lб =
lб. 0 + 0,28d
lб. 0 – расстояние между опорными поверхностями головки болта и гайки (определяется конструктивно), d – диаметр отверстия под болт.
Податливость прокладки
уп = kпhп /(
Eп p
Dс.п b) м/МН,
где
Eп – модуль упругости материала прокладки, [1, стр. 98 табл.1.44];
Eп = 4[1 +
b/(2
hп)] МПа — для прокладки из резины с твердостью свыше 1,2 МПа;
kп – коэффициент обжатия прокладки (из резины
kп = 0,09, из картона, паронита, фторопласта 1);
hп – высота прокладки (толщина)
Податливость фланца
yф = [1 —
n(1 + 0,9l¢
ф)]y
2/(
hф3E) (МН×м)
-1
где ν и l¢
ф — безразмерные параметры
hф – толщина (высота) фланца
y1, y
2 – коэффициенты,
l¢
ф =
hф /
,
y
2 = (
Dн —D)/(
Dн —D)
y1 = 1,28 lg (
Dн/
D),
Dн – наружный диаметр фланцев;
E – модуль упругости материала фланца [1, приложение VII].
Тогда = .
Болтовая нагрузка
Болтовая нагрузка, необходимая для обеспечения герметичности соединения определяется исходя из схемы нагружения [1, стр. 97 табл.1.41].
Расчет сводится к определению нагрузок для двух различных состояний:
— при монтаже – F
б1 и в рабочих условиях — F
б2
Болтовая нагрузка в условиях монтажа
F
б1 = max
где F – внешняя осевая растягивающая (+) или сжимающая (-) сила; М – внешний изгибающий момент; [σ]
σ20 – допускаемое напряжение для материала болтов при 20
0С [Михалев стр. 93 табл.1.38];
рпр – минимальное давление обжатия прокладки [Михалев стр. 98 табл.1.44 и 1.45];
fб – расчетная площадь поперечного сечения болта; F
д –равнодействующая внутреннего давления; R
п – реакция прокладки; k
ж – коэффициент жесткости фланцевого соединения;
b0 – эффективная ширина прокладки, при
b≤15 мм
b0=
b, при
b >15 мм
b0 = 0,12
м.
Равнодействующая внутреннего давления F
д и реакция прокладки R
п – определяются по формуле:
F
д =
R
п = πD
с.п.b0kпрр
р
Где
kпр – коэффициент, зависящий от материала и конструкции прокладки [Михалев стр. 98 табл.1.44].
Болтовая нагрузка в рабочих условиях
Fб2 =
Fб1 + (1-
kж)
Fд +
Ft МН.
Ft — усилие, возникающее от температурных деформаций:
— для плоских приварных и приварных встык фланцев
Ft =
— для фланцев со свободными кольцами [Михалев стр. 100 формула1.138].
где — соответственно коэффициенты линейного расширения материала фланцев, болтов и свободного кольца [1, табл.XI];
– соответственно температура фланца, болтов, свободного кольца (табл1.37); у
с – податливость свободного кольца; Е
с – модуль упругости материала кольца; h
с – высота (толщина) свободного кольца.
у
с =
при F
t < 0 должно выполняться условие
[σ]
бn
бf
б – F
t > F
б2
где [σ]
б – допускаемое напряжение для материала болтов при расчетной температуре.
Приведенный изгибающий момент
М
0 = max МН·м
Проверка прочности и герметичности соединения. Условие прочности болтов при монтаже фланцевого соединения и в его рабочем состоянии:
Условие прочности болтов
и
[σ]
б20 – допускаемое напряжение для материала болтов при 20
0С
[s]
б — допускаемое напряжение для материала болтов
при расчетной (рабочей) температуре.
Условие прочности неметаллических прокладок
[р
пр] – допускаемое давление на прокладку [1, стр. 98 таблица 1.44];
F
бmax = max { F
б1 ;F
б2}
Максимальное напряжение в сечении, ограниченном размером so,
s
о =
fфs
1 =
fф Tф Mоn/[
D*(
s1 —
c)
2] МПа,
где
so – толщина втулки фланца
s1 =
so, так как у плоского приварного фланца втулка цилиндрическая;
fф – определяется по рисунку [1, стр.101, рис.1.42]
fф = 1,
так как
s1/
so = 1;
Максимальное напряжение в сечении, ограниченном размером s1,
D* = D = при
D > 20
s1
D* = D + so при
D < 20
s1 и
fф > 1
D* = D + s1 при
D < 20
s1 и
fф = 1
Напряжение во втулке от внутреннего давления:
Тангенциальное
s
t =
ppD/[2(
so —
c)] МПа;
меридиональное
s
m =
ppD/[4(
so —
c)] МПа.
Условие прочности втулки фланца для сечения, ограниченного размером
so [1, стр.90, рис.1.37]:
где [s]
о – допускаемое напряжение для фланца в сечении
so , принимаемое при количестве нагружений соединения (сборка-разборка) не более 2·10
3 из условий:
[s]
о = 0,003
Е, МПа при
рр < 4 МПа; [s]
о = 0,002
Е, МПа при
рр ≥ 4 МПа;
Окружное напряжение в кольце фланца
s
к =
М0[1 — n(1 + 0,9l¢
ф)]y
2/(
Dhф2) МПа.
Условие герметичности фланцевого соединения:
q = (s
к/
Е)(
D/
hф)<[q];
где q — угол поворота фланца;
[q] — допустимый угол поворота плоского фланца, принимаемый для плоских фланцев, [q]=0,013 рад; для фланцев, приварных в стык, [q]= 0,009 рад при D≤2000 мм, [q]=0,013 рад при D>2000 мм.
Условие прочности для свободного кольца [1, стр.102, формулы 1.151-1.154]
Задание
Литература: 1. Михалев М.Ф. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи
Ссылка на первоисточник:
http://kgsha.ru
Оставить комментарий
Inna Petrova 18 минут назад
Нужно пройти преддипломную практику у нескольких предметов написать введение и отчет по практике так де сдать 4 экзамена после практики
Иван, помощь с обучением 25 минут назад
Inna Petrova, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Коля 2 часа назад
Здравствуйте, сколько будет стоить данная работа и как заказать?
Иван, помощь с обучением 2 часа назад
Николай, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Инкогнито 5 часов назад
Сделать презентацию и защитную речь к дипломной работе по теме: Источники права социального обеспечения. Сам диплом готов, пришлю его Вам по запросу!
Иван, помощь с обучением 6 часов назад
Здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Василий 12 часов назад
Здравствуйте. ищу экзаменационные билеты с ответами для прохождения вступительного теста по теме Общая социальная психология на магистратуру в Московский институт психоанализа.
Иван, помощь с обучением 12 часов назад
Василий, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Анна Михайловна 1 день назад
Нужно закрыть предмет «Микроэкономика» за сколько времени и за какую цену сделаете?
Иван, помощь с обучением 1 день назад
Анна Михайловна, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Сергей 1 день назад
Здравствуйте. Нужен отчёт о прохождении практики, специальность Государственное и муниципальное управление. Планирую пройти практику в школе там, где работаю.
Иван, помощь с обучением 1 день назад
Сергей, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Инна 1 день назад
Добрый день! Учусь на 2 курсе по специальности земельно-имущественные отношения. Нужен отчет по учебной практике. Подскажите, пожалуйста, стоимость и сроки выполнения?
Иван, помощь с обучением 1 день назад
Инна, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Студент 2 дня назад
Здравствуйте, у меня сегодня начинается сессия, нужно будет ответить на вопросы по русскому и математике за определенное время онлайн. Сможете помочь? И сколько это будет стоить? Колледж КЭСИ, первый курс.
Иван, помощь с обучением 2 дня назад
Здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Ольга 2 дня назад
Требуется сделать практические задания по математике 40.02.01 Право и организация социального обеспечения семестр 2
Иван, помощь с обучением 2 дня назад
Ольга, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Вика 3 дня назад
сдача сессии по следующим предметам: Этика деловых отношений - Калашников В.Г. Управление соц. развитием организации- Пересада А. В. Документационное обеспечение управления - Рафикова В.М. Управление производительностью труда- Фаизова Э. Ф. Кадровый аудит- Рафикова В. М. Персональный брендинг - Фаизова Э. Ф. Эргономика труда- Калашников В. Г.
Иван, помощь с обучением 3 дня назад
Вика, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Игорь Валерьевич 3 дня назад
здравствуйте. помогите пройти итоговый тест по теме Обновление содержания образования: изменения организации и осуществления образовательной деятельности в соответствии с ФГОС НОО
Иван, помощь с обучением 3 дня назад
Игорь Валерьевич, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Вадим 4 дня назад
Пройти 7 тестов в личном кабинете. Сооружения и эксплуатация газонефтипровод и хранилищ
Иван, помощь с обучением 4 дня назад
Вадим, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Кирилл 4 дня назад
Здравствуйте! Нашел у вас на сайте задачу, какая мне необходима, можно узнать стоимость?
Иван, помощь с обучением 4 дня назад
Кирилл, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Oleg 4 дня назад
Требуется пройти задания первый семестр Специальность: 10.02.01 Организация и технология защиты информации. Химия сдана, история тоже. Сколько это будет стоить в комплексе и попредметно и сколько на это понадобится времени?
Иван, помощь с обучением 4 дня назад
Oleg, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Валерия 5 дней назад
ЗДРАВСТВУЙТЕ. СКАЖИТЕ МОЖЕТЕ ЛИ ВЫ ПОМОЧЬ С ВЫПОЛНЕНИЕМ практики и ВКР по банку ВТБ. ответьте пожалуйста если можно побыстрее , а то просто уже вся на нервяке из-за этой учебы. и сколько это будет стоить?
Иван, помощь с обучением 5 дней назад
Валерия, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Инкогнито 5 дней назад
Здравствуйте. Нужны ответы на вопросы для экзамена. Направление - Пожарная безопасность.
Иван, помощь с обучением 5 дней назад
Здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Иван неделю назад
Защита дипломной дистанционно, "Синергия", Направленность (профиль) Информационные системы и технологии, Бакалавр, тема: «Автоматизация приема и анализа заявок технической поддержки
Иван, помощь с обучением неделю назад
Иван, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Дарья неделю назад
Необходимо написать дипломную работу на тему: «Разработка проекта внедрения CRM-системы. + презентацию (слайды) для предзащиты ВКР. Презентация должна быть в формате PDF или формате файлов PowerPoint! Институт ТГУ Росдистант. Предыдущий исполнитель написал ВКР, но работа не прошла по антиплагиату. Предыдущий исполнитель пропал и не отвечает. Есть его работа, которую нужно исправить, либо переписать с нуля.
Иван, помощь с обучением неделю назад
Дарья, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru