Прочностной расчет деталей фланцевого соединения

При прочностном расчете деталей проверяется прочность шпилек, фланца, цилиндрической части арматуры, прокладки.

1) Расчет шпилек

Прочностной расчет шпилек ведется на основе ранее определенного расчетного усилия Ррас. Расчет шпилек арматуры сводится к расчету прочности отдельной шпильки от действия растягивающей нагрузки.

Усилие Рf, действующее на одну шпильку определяется по формуле

Рf = Ррас / z,(1.14)

где z– количество шпилек в соединении.

Расчетное напряжение материала шпильки sрас определяется по формуле

sрас = Рf / fшп ;(1.15)

fшп = p/4 × d ,(1.16)

где d1 –площадь поперечного сечения шпильки по внутреннему диаметру

резьбы.

Запас прочности шпильки n определяется по формуле

n = sтшп / sрас ³ 3,0. (1.17)

Запас прочности шпилек учитывает неравномерность усилий при затяжке шпилек фланцевых соединений в промысловых условиях, неравномерность нагрузки по шпилькам от веса боковых отводов, теплового воздействия протекающей в арматуре среды и ветрового обдува арматуры [4, 5, 7].

2) Расчет фланца арматуры

Расчет сводится к проверке прочности фланца на изгиб. Напряжение изгиба во фланцах определяется по наиболее опасному сечению, которым является сечение АС (см. рисунок 5). Для упрощения расчета фланец рассматривают как консольную балку с заделкой в сечении АС и приложенной сосредоточенной силой, в качестве которой принимается Ррас.

В соответствии с обозначениями на рисунке 5 уравнение для расчета изгибающего момента балки запишется следующим образом:

МАС = Ррас × l;(1.18)

l = (Dб - Dрас) / 2, (1.19)

где l– плечо изгиба;

Dб –диаметр делительной окружности центров отверстий под шпильки;

Dрас – расчетный диаметр наиболее нагруженной точки сечения АС.

Dрас = (Dпер + Dср.к) / 2, (1.20)

где Dпер– диаметр перехода фланца;

Dср.к – средний диаметр канавки.

Момент сопротивления изгибу WАСв опасном сечении

WАС = 1/6 × p × Dрас × (Нфл – е) , (1.21)

где Нфл –толщина фланца;

е – глубина канавки.

Расчетное напряжение в опасном сечении sАС

sАС = МАС / WАС £ sт.фл / nфл, (1.22)

где sт.фл– предел текучести материала фланца;

nфл- запас прочности фланца, принимаемы не менее 2,5 [4, 5, 7].

3) Проверка прочности цилиндрических частей арматуры

Проверка прочности цилиндрической части арматуры сводится к определению толщины стенки цилиндра s

s = 0,5 ×Dв × ; (1.23)

[s] = sт / n, (1.24)

где Dв– внутренний диаметр цилиндрической части (проходное отверстие);

[s]- допустимое напряжение на растяжение материала арматуры;

n – запас прочности, принимаемый в пределах 2,5 …3,0.