Расчет фланцевого соединения крышки с корпусом аппарата

Расчетная схема фланцевого соединения приведена на рис. 2.

Выбор фланцев Фланцы выбираем с плоской уплотнительной поверхностью типа гладкий выступ (применяется при внутреннем давлении Р_а< 0,6 МПа).

Для D_у = 1200 мм; S_К=6 мм и S_Ц.Ч.=16 мм определяем основные размеры фланцев:

D_ф = 1350 мм; D_б= 1310 мм; D₁ = 1268 мм;

h_фв = 60 мм (для верхнего фланца); h_фн = 75 мм (для нижнего фланца);

d = 23 мм; d_б = М20; п = 56 (количество отверстий).

Выбор прокладки Для Т_ср = 30⁰С выбираем полиэтилен для которого т = 2,5; значения удельных нагрузок q = 20МПа и q_доп. = 40МПа.

S_п = 2 мм; ширина прокладки b = 20 мм = 0,02 м.

Расчетная сила осевого сжатия фланцев, требуемая для обеспечения герметичности соединения.

где R_п — реакция прокладки,.

D_сп = D₁ — b = 1268 мм — 20 мм = 1248 мм — средний диаметр прокладки b₀ = 0,12*= 0,017 — эффективная ширина прокладки (b₀ = b при b 0,015 м; при b > 0,015м).

m = 2,5 — коэффициент, зависящий от материала прокладки.

R_п = 3,14*1,248*0,017*2,5*4*10⁵ = 0,67*10⁵н = 6,7 т Равнодействующая внутреннего давления:

где: D_сп = D₁ — b = 1268 мм — 20 мм = 1248 мм; Р_рв = 0,4МПа.(задано).

Q_д = = 4,89*10⁵н = 48,9 т Усилие, возникающее от разности температур фланца и болта в период эксплуатации:

где: = 0,04 — коэффициент, определяемый по диаграмме для D_а=D_р=1200 мм и для плоских фланцев;

n = 56 — число болтов;

f_б — расчетная площадь поперечного сечения болта по внутреннему диаметру резьбы d₁, определяется по формуле:

= 0,59*(0,02)² = 2,36*10^-4 м², где d_б = М20 = 20 мм;

E_б = 2*10⁵ МПа = 2*10¹¹ Па — модуль упругости материала болта (легированная сталь 15Х5М) при рабочей температуре;

_ф, _б — коэффициенты линейного расширения материалов фланца и болтов, соответственно: _ф = 13,1*10^-6 м/град. — для ст. 35ХМ;

_б = 12 * 10⁶ м/град. — для ст. 15Х5М;

t_ф = 30⁰С — заданная температура рабочей среды.

Q _t = 0,04*56*2,36*10^-4 *2*10¹¹ *30*(13,1−0,95*12)*10^-6 = 5392н = 0,54 т Расчетное осевое усилие для болтов Р_б принимается наибольшим из следующих трех значений:

Р_б = max (Р_б1, Р_б2, Р_б3).

Р_б1 — усилие, действующее на болты при предварительном обжатии прокладки:

= 3,14*1,248*0,017*20*106 = 1,33*106н = 133 т где q = 20 МПа — удельная нагрузка на прокладку.

Р_б2 — усилие затяжки болтов при монтаже:

.

где? 1,0 отношение допускаемых напряжений для материала болтов при монтаже (t = 20° С) и при расчетной температуре t_p = 30⁰С._.

₁ =1,3 — коэффициент жесткости фланцевого соединения, (₁ = 1 для соединений с резиновой прокладкой, ₁ = 1,3 — в остальных случаях).

Р_б2 = 1,0 * (1,3 * 48,9 т + 6,7 т) = 70,3 т Р_б3 — предельное усилие в болтовом соединении в процессе эксплуатации.

= 48,9 т + 6,7 т + 0,54 т =56,1 т Выбираем Р_бmax = Р_б1 = 1,33*10⁶н = 133 т.

Выполняем проверку на прочность болтов по условию:

где []б = 141 МПа допускаемое напряжение для материала болтов при температуре tp = 300С (легированная сталь 15Х5М).

Па = 131МПа < 141МПа.

Прочность полиэтиленовой прокладки проверяем по формуле:

где q_p — расчетное давление на прокладку при монтаже,.

q_доп =40 МПа — допускаемое давление (удельная нагрузка) для прокладки.

q_р = Па = 10,6 МПа < 40МПа.

Примеры условных обозначений стандартных швов.

Характеристика шва.	Форма поперечного сечения шва.	Условное обозначение шва, изображенного на чертеже.
с лицевой стороны.	с оборотной стороны.
Шов стыкового соединения с криволинейным скосом одной кромки, двусторонний, выполняемый дуговой ручной сваркой при монтаже изделия. Усиление снято с обеих сторон. Параметр шероховатости поверхности шва: с лицевой стороны — Rz 20 мкм; с оборотной стороны — Rz 80 мкм.
Шов углового соединения без скоса кромок, двусторонний, выполняемый автоматической дуговой сваркой под флюсом по замкнутой линии.
Шов углового соединения со скосом кромок, выполняемый электрошлаковой сваркой проволочным электродом. Катет шва 22 мм.

Шов таврового соединения без скоса кромок, двусторонний, прерывистый с шахматным расположением, выполняемый ручной дуговой сваркой в инертных газах неплавящимся электродом с присадочным металлом по замкнутой линии.

Катет шва 6 мм.

Длина провариваемого участка 50 мм.

Шаг 100 мм.

Упрощения обозначений швов сварных соединений При наличии на чертеже швов, выполняемых по одному и тому же стандарту, обозначение стандарта указывают в технических требованиях чертежа (запись по типу: «Сварные швы… по…») или таблице.

Допускается не присваивать порядковый номер одинаковым швам, если все швы на чертеже одинаковы и изображены с одной стороны (лицевой или оборотной). При этом швы, не имеющие обозначения, отмечают линиями-выносками без полок (рис. 3).

На чертеже симметричного изделия, при наличии на изображении оси симметрии, допускается отмечать линиями-выносками и обозначать швы только на одной из симметричных частей изображения изделия.

На чертеже изделия, в котором имеются одинаковые составные части, привариваемые одинаковыми швами, эти швы допускается отмечать линиями-выносками и обозначать только у одного из изображений одинаковых частей (предпочтительно у изображения, от которого приведена линия-выноска с номером позиции).

Допускается не отмечать на чертеже швы линиями-выносками, а приводить указания по сварке записью в технических требованиях чертежа, если эта запись однозначно определяет места сварки, способы сварки, типы швов сварных соединений и размеры их конструктивных элементов в поперечном сечении и расположение швов.