Розрахунок на міцність наближеним методом приварних встик і цілісних фланців

Фланці, приварені встик і суцільного типу

Фланці, що мають конічну втулку, перевіряють на
міцність як такі, що працюють під дією умовного розрахункового
навантаження

.

Навантаження на болти Р_бр приймають більшим із значень Р_б і

,

Навантаження на болти в робочих умовах Р_б, Н, визначають як суму двох доданків – рівнодіючої внутрішнього надлишкового тиску Q_д і реакції прокладки R_п:

,

де р – розрахунковий тиск, МПа;

D_сп – середній діаметр прокладки, мм, ;

Рисунок 8.6 – Схема до розрахунку фланця з конічною втулкою

b₀ – розрахункова ширина прокладки, мм; m – коефіцієнт питомого тиску на прокладку

Максимальне навантаження, яке може сприйматись болтами, Н

,

де п – кількість болтів;

q_б – допустиме навантаження на один болт, Н

.

Допустиме напруження для болтів [s], МПа, визначають відповідно формул :

,

де R_e – мінімальне значення межі текучості матеріалу болтів (шпильок) при розрахунковій температурі, МПа;

п_тб – коефіцієнт запасу міцності по межі текучості.

Якщо розрахункова температура болтів (шпильок) перевищує вище зазначену

,

де – середнє значення межі тривалої міцності за 10⁵ г при розрахунковій температурі, МПа;

– середня 1%-на межа повзучості за 10⁵ г при розрахунковій температурі, МПа;

п_дб – коефіцієнт запасу міцності по межі тривалої міцності; п_пб – коефіцієнт запасу міцності по межі повзучості.

Фланець розглядають як консольну балку, що працює на згин під дією сили Р_бф. Небезпечний переріз - по лініях AB і BC.

Згинальний момент в перерізі по лінії АВ, Н×мм

.

Плече сили Р_бф, мм

,

де D_б – діаметр окружності розташування болтів, мм;

– діаметр втулки фланця, мм.

Момент опору згину площі небезпечного перерізу циліндричної форми, мм³

,

де h – товщина кільця фланця, мм.

Тоді напруження згину в перерізі по лінії АВ, МПа

. Повинна виконуватись умова .

Згинальний момент в перехідному потовщенні ВС, Н×мм

,

де 0,4 – коефіцієнт, що ураховує жорсткість фланця.

Плече згину l₁, мм

,

де s₁ – товщина втулки фланця, мм.

Момент опору згину площі небезпечного перерізу кільцевої
форми, мм³

,

де D_c – середній діаметр перехідного потовщення, мм;

с – конструктивний додаток на корозію, мм.

Тоді напруження згину в перерізі по лінії ВС, МПа

.

Повинна виконуватись умова .

Допустиме напруження [s] при розрахунку фланця для робочих умов,
якщо температура не перевищує 300 °С, можна прийняти

,

де R_m – мінімальне значення межі міцності конструкційного матеріалу фланця при розрахунковій температурі.