Расчет фланцевого соединения фонтанной арматуры
.pdf
Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥
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.
Условный проход, мм Диаметр окружности отверстий под шпильки, мм Средний диаметр прокладки, мм
Ширина прокладки, мм Диаметр шпильки, мм Внутренний диаметр резьбы шпилек, мм Рабочая высота шпильки, мм
Рабочее давление 14 МПа
50 127 82.5 12 16 14.773 74.8
65 149 101.6 12 20 18.773 81.4
80 168 123.8 12 20 18.773 88
100 216 149.2 12 24 22.160 101.2
150 292 211.1 12 27 25.160 123.2
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
вариант
параметр 2
Температура продукции, 0K 320
Масса обвязки, кг 500
Плечо до центра тяжести обвязки, м 1.1
Нужно полное решение этой работы?
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:
(5.1)
где - средний диаметр прокладки, м; - ширина прокладки, подвергающейся упругой деформации, м (bo=1-1.5 мм, для давлений 70 МПа и выше bo=2.5-3.5 мм); - удельное давление смятия прокладки, Па (для прокладки из стали 08кп =125 МПа).
= 3.14 *0.101*1.3*125*106 = 51535250 н
Эксплуатационная нагрузка складывается из:
а) Силы давления перекачиваемой среды
(5.2)
= (3.14 / 4)*0.1012*1.25*10,31 *106 = 103200 н
где p- давление опрессовки, Па.
б) сила давления на прокладку для обеспечения герметичности соединения
(5.3)
=2*5.5*1.25*10,31 *106 *0.101*1.3*3.14 = 58446127 н
где m- эмпирический прокладочный коэффициент (для прокладки из стали 08кп принять равным 5.5).
в) сила изгибающего момента от массы боковых отводов фонтанной арматуры:
(5.4)
М = 2*500= 1000
= 2*10000.101+0.168 = 7434
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.
(5.5)
(5.6)
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:
(5.7)
= 103200+58446127+7434 +31.41= 58556792 Н
В качестве расчетной нагрузки P принимается наибольшее из двух значений Pш1 или Pш2.
= 58556792 Н
По величине расчетной нагрузки P определяется число шпилек фланцевого соединения:
(5.8)
где - коэффициент запаса прочности шпилек (=1.25); dо– внутренний диаметр резьбы шпильки, м; – предел текучести материала шпилек (=550 МПа)
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
