1.5 Расчетные усилия, воспринимающиеся шпильками при уплотнении прокладочного типа.

Усилие затяга во фланцевом соединении, работающем при расчетной температуре ниже 400° С определяется по формуле:

F₀= 0.3*F_p. (с. 223) [7]

F₀=0.3*798.3, F₀=239.5 (кН)

Усилие в рабочих условиях определяется по формуле:

F_t= 1.3*F_p.

F_t=1.3*798.3, F₀=1038 (кН)

Усилие при гидравлическом испытании определяется по формуле:

F_oh= F_h.

F_oh= 1080 (кН)

1.6 Проверка условий прочности в шпильках

Напряжение растяжения в шпильках при затяге определяется по формуле:

σ_0s/20=4*F₀/π*z*d _s² ≤ [σ _s] (с. 224) [7]

где [σ _s]=480 допускаемое напряжение растяжения, (МПа)

σ _0s/20=4*239.5/3.14*8*(27)² = 52.3 (МПа)

σ _0s/20 ≤ [ σ _s] 52.3 ≤ 480 МПа.

Напряжение растяжения в шпильках при гидравлическом испытании определяется по формуле:

σ _0s/t=4*F_t/π*z*d _s² ≤ [σ _s/t]

где [σ _s/t]= 480 допускаемое напряжение растяжения, (МПа)

σ _0s/20=4*1038/3.14*8* (27)², σ _0s/20=226.7 (МПа)

σ _0s/20 ≤ [ σ _s/t]

226.7 ≤ 480 (МПа)

Напряжение в шпильках при рабочих условиях определяется по формуле:

σ _0sh =4*F_0h/π*z*d _s² ≤ [σ _s] _h

где [σ _s]_h= 480 допускаемое напряжение растяжения, (МПа)

σ _0s/20=4*1080/3.14*8* (27)²= 235.9 (МПа)

σ _0s/20 ≤ [σ _s]_h

235.9 ≤ 480 (МПа)

Расчет обечайки

1.Номинальная толщина обечайки должна быть не менее определенной по формуле:

S_R= (P*D_a)/2*Ψ*[σ]-P (с. 40) [7]

где D_a= 200 - внутренний диаметр обечайки, (мм)

Ψ - коэффициент прочности обечайки, ослабленной одиночным отверстием

[σ]=147 - допускаемое напряжение при T=20°C, (МПа)

P=22 - условное давление, (МПа)

Ψ = 2/z+1.75; z=d /√D_m*(s) (с. 98) [7]

где d-диаметр отверстия в обечайке, (мм)

D_m= D_a+ S_R/2 - средний диаметр обечайки, (мм)

S_R=42*200/ (2*147)-42 = 33 (мм)

D_m=200+ (33) = 233 (мм)

z=80/√233*33 = 0.912

Ψ =2/0.912+1.75 =0.75

S_R=42*200/ (2*0.75*147)-42 =39 (мм)

Внешний диаметр обечайки определим по формуле:

D=D_a+2*S

D=200+2*33 =266 (мм)

Согласно ГОСТ 2590-88 принимаем D=280 (мм)

Следовательно, толщина стенки S=(D-D_a)/2= 40 (мм)

Расчет патрубка

1.Номинальная толщина обечайки должна быть не менее определенной по формуле:

S_R= (P*D_a)/2*Ψ*[σ]-P (с. 40) [7]

где [σ]=147 - допускаемое напряжение при T=20°C, (МПа)

D_a=80 - внутренний диаметр патрубка, (мм)

S_R=42*80/(2*147)-42 =14 (мм).

D_m=80+ (14) =94 (мм)

Ψ = 2/z+1.75; z=d /√D_m*(s)

z=80/√94*14 =2.2

Ψ =2/2.2+1.75= 0.5

S=42*80/ (2*0.5*147)-42 = 32 (мм)

внешний диаметр обечайки определяется по формуле:

D=D_a+2*S

D=80+2*32 = 144(мм)

Согласно ГОСТ 2590-88 принимаем D=150 (мм)

Следовательно, толщина стенки S=(D-D_a)/2= 35 (мм)

Расчет крышки

1.Допускаемая толщина крышки определяется по формуле:

S_доп­=0.55D_б. √P/σ_доп.

где P=22 - условное давление, (МПа)

σ_доп.=170 - допускаемое напряжение на изгиб при Т=30°С, (МПа)

D_б=325 диаметр окружности расположения шпилек, (мм)

S_доп=0.55*325*√42/170= 60 (мм)

Расчет резьбы

При расчете резьбы на прочность принимают следующее допущение: все витки резьбы нагружаются равномерно (хотя теоретическими и экспериментальными исследованиями установлено, что для гайки с шестью витками первый виток резьбы воспринимает 52 % всей осевой нагрузки, второй — 25 %, третий — 12 %, шестой — только 2 %).

1.Проектировочный расчет резьбы по напряжению среза производится по формуле:

τ_ср = F/π*d₁*K* H

где H – высота гайки, (мм)

F =29.93 – осевое усилие действующее на шпильку, (кН)

d₁=23,75- внутренний диаметр резьбы, (мм)

K=0,8- коэффициент учитывающий тип резьбы (метрическая)

[τ]_ср= 70 -допустимое напряжение среза, (МПа)

2.Осевая сила приходящаяся на шпильку определяется по формуле:

F=F₀/z

где z=8- количество шпилек в фланцевом соединении

F₀=239.5 _­- растягивающее усилие действующее на шпильки, (кН)

τ_ср. = 29.3 /3,14*23,75*0,8*22 = 22,3 (МПа)

τ_ср ≤ [τ]_ср

22.3 ≤ 75 (МПа)