Расчет фланцевого соединения фонтанной арматуры
![]()
|
Расчет фланцевого соединения фонтанной арматуры. Рассчитать на прочность фланцевое соединение фонтанной арматуры, подобранной в задаче 4, с указанием необходимого количества шпилек. ![]() Рисунок 3- конструкция и размеры фланцевого соединения Из результатов решения задачи 4 (условный диаметр прохода, рабочее давление) подобрать из таблицы 5.1 размеры прокладки и размеры шпилек. Таблица 5.1- размеры фланцевых соединений.
Затем по дополнительным исходным данным из таблицы 5.2 по указаниям, приведенным ниже, рассчитать количество шпилек, необходимое для фланцевого соединения. Таблица 5.2- исходные данные к задаче 5
Решение Расчетная нагрузка на фланцевое соединение складывается из усилия на шпильки при их предварительной затяжке и усилий, возникающих в процессе эксплуатации арматуры. Также учитываются изгибающий момент от массы боковых отводов и влияние разности температур между проходящей жидкостью или газом и окружающей средой. Нагрузка на шпильки от их предварительной затяжки: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Эксплуатационная нагрузка складывается из: а) Силы давления перекачиваемой среды ![]() ![]() где p- давление опрессовки, Па. б) сила давления на прокладку для обеспечения герметичности соединения ![]() ![]() где m- эмпирический прокладочный коэффициент (для прокладки из стали 08кп принять равным 5.5). в) сила изгибающего момента от массы боковых отводов фонтанной арматуры: ![]() М = 2*620= 1240 ![]() ![]() где M– изгибающий момент от массы отвода и линий, идущих к манифольду; Dш– диаметр окружности центров отверстий под шпильки. г) усилие от температурной деформации возникает из-за того, что при повышенной разнице в температуре перекачиваемой и окружающей среды внутренние и наружные элементы фонтанной арматуры подвержены разным температурным деформациям, что создает дополнительные нагрузки. ![]() ![]() где Δt– превышение температуры прокладок и фланцев по сравнению с температуры шпилек, при расчетах полагают, что фланцы, приваренные встык, нагреваются до температуры среды в трубопроводе, а температура шпилек составляет около 0.95 температуры фланца; lш– рабочая высота шпильки, м (расстояние между серединами гаек); α коэффициент линейного расширения материала фланцев и шпилек (для стали α=10-5 град-1); Eш, Епр– модуль упругости шпилек и прокладки (для стали равен 2.1·1011 Па); Fш , Fпр– площадь поперечного сечения шпилек и прокладки, м2; H– конструктивная высота прокладки, м (H=2.2b, где b– ширина прокладки); D– внешний диаметр прокладки, м; D1– диаметр фаски прокладки, м (меньше внешнего диаметра прокладки на 5-10 мм); γ– угол наклона стенки канавки под прокладку (γ– 670). l = 2.2*0.012 – (0.101- 95)*tg(670) / 2 =111.8 мм Fш= 3.14*0.022 /4 = 0.000314 м2 Fпр = 3.14*0.1012 /4 = 0.008 м2 Pt = (0.05*0.088*10-5) /( (0.088/(2.1·1011 *0.000314))+(0.111/(2.1·1011 *0.008)) ) = 31.41 В итоге эксплуатационная нагрузка равна: ![]() ![]() В качестве расчетной нагрузки P принимается наибольшее из двух значений Pш1 или Pш2. ![]() По величине расчетной нагрузки P определяется число шпилек фланцевого соединения: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Полученное значение количества шпилек округлить до ближайшего большего кратного 4. z = ![]() |