4.3 Приклад розрахунку і конструювання фланцевого з’єднання.
Розрахувати фланцеве з’єднання кришки з внутрішнім корпусом апарату діаметром 2700 мм, з’єднаного болтами діаметром 14 мм, при тиску всередині фланцевого з’єднання рівним 0,08 МПа. Товщина стінки матеріалу апарату 4 мм.
Визначаємо конструктивні розміри фланця:
внутрішній
діаметр фланця
мм;
зовнішній
діаметр привальної поверхні
мм;
діаметр
болтового кола
;
зовнішній
діаметр фланця
мм;
Приймаємо:
розмір виступу привалочної поверхні 4 мм;
товщина прокладки δп=5 мм.
Із цих даних знаходимо геометричну ширину прокладки
мм,
Приймаємо привалочні поверхні плоскими з двома рисками. Приведена і ефективна ширина прокладки відповідно будуть дорівнювати
мм
мм
Розрахунковий діаметр прокладки таким чином буде дорівнювати
мм
В якості прокладочного матеріалу вибираємо м’яку гуму, по таблиці знаходимо коефіцієнт питомого тиску m=1 і посадочне напруження 1.35 МПа.
Навантаження на болти від тиску визначаємо по формулі
Навантаження на болти від затяжки визначаємо по формулі
Н
Болти будемо виготовляти із сталі 10. При значенні границі міцності болтів, рівною 300 МПа допустиме напруження буде дорівнювати:
Па
Визначаємо допустиме навантаження на один болт
Н
Визначаємо необхідну кількість болтів
Кількість болтів із умови надійного стиску прокладки, тобто розміщення їх по болтовому колу на відстані чотирьох діаметрів
Приймаємо кількість болтів n=160.
Фланці виготовляємо
із сталі Ст. 3, для якої можна прийняти
Мпа.
Тоді товщина фланця буде визначатись
так
Товщину фланця остаточно приймаємо (згідно із стандартом) рівною 25 мм.
4.4 Завдання на розрахункову роботу.
Розрахувати фланцеве з’єднання (Табл. 1) кришки з внутрішнім корпусом апарату діаметром D, мм, та товщиною стінки δ з’єднаного болтами діаметром d, мм, що виготовлені зі сталі 10 ([σ] = 300 Мн/м2), при тиску всередині фланцевого з’єднання рівним р, МПа. Матеріал прокладки вибрати згідно з варіантом. Накреслити фланцеве з'єднання.
Таблиця 1
Варіант |
Діаметр апарату, D |
Діаметр болтів, d. мм |
Тиск всередині апарату, р, Мпа |
Товщина стінки апарату, δ, мм |
Матеріал прокладки |
1 |
0,5 |
12 |
0,3 |
4 |
Гума м’яка |
2 |
0,6 |
12 |
0,4 |
4 |
Гума тверда |
3 |
0,8 |
14 |
0,5 |
6 |
Гума м’яка |
4 |
1,0 |
14 |
0,6 |
8 |
Гума м’яка |
5 |
1,2 |
16 |
0,7 |
8 |
Гума тверда |
6 |
0,9 |
16 |
0,8 |
6 |
Алюміній |
7 |
1,0 |
12 |
0,9 |
8 |
Мідь |
8 |
1,2 |
14 |
1,0 |
10 |
Алюміній |
9 |
1,5 |
14 |
1,1 |
10 |
Алюміній |
10 |
0,8 |
16 |
1,2 |
8 |
Мідь |
11 |
0,5 |
14 |
1,1 |
4 |
Мідь |
12 |
0,8 |
16 |
0,9 |
4 |
Алюміній |
13 |
0,6 |
12 |
0,8 |
4 |
Мідь |
14 |
0,8 |
12 |
0,7 |
6 |
Пароніт |
15 |
1,0 |
14 |
0,6 |
8 |
Азбест |
16 |
1,2 |
16 |
0,5 |
6 |
Пароніт |
17 |
0,9 |
12 |
0,4 |
6 |
Гума м’яка |
18 |
1,0 |
14 |
0,5 |
8 |
Гума м’яка |
19 |
0,6 |
14 |
0,6 |
6 |
Азбест |
20 |
0,8 |
16 |
0,7 |
4 |
Мідь |