Гидропресс: эскизы, расчеты

Где:

S=( Dv-Dвн ) / 2 = 2,15 см…

Rmp = ( Dv + Dвн ) / 4 = 28,175 см…

A = 0,82 * ( h / S ) * ( h / S ) * ( h / S )…

A = 60,148666…

B = sqrt( S / Rmp )…

B = 0,27624045…

C = Lg( Dn/ Dвн)…

C = 0,158095316…

m = 1 / ( 1 + A * B * C ) …

m = 0,27572274…

Окружное напряжение:

Bok = 0,83 * Q * L * ( 1 – m ) / ( Dвн * h * h* ( Lg ( Dn / Dвн ))…

Bok = 801,9 кгс / кв.см… Bok = 78,64 МПа…

Изгибающее напряжение фланца:

Bi = 6* m*Q*L / ( Pii*( D+S)*S*S)…

Где: Q = 158945 – нагрузка от нажимных болтов в кгс.

m = 0,27572274… – коэф. конструкции рассчитан ранее.

Все остальные данные понятны из рисунка.

Bi = 1871,74 кгс / кв.см… ( Bi = 183,55 МПа )

Напряжение изгиба должно быть не более 0,7

от напряжения текучести материала фланца..

Напряжение смятия буртика фланца:

Bсм = Q / Sk…

Где: Sk = 380,61 кв.см…

Sk – Площадь торца воротника фланца.

Bсм = 417,604 кгс / кв.см… ( Bсм = 40,95 МПа )

Расчет нажимного фланца с воротником

( плоский фланец с прямой втулкой ):

# ........

Фланец с воротником:

Окружное напряжение:

Bok = 0,83 * Q * L * ( 1 – m ) / ( Dвн * h * h* ( Lg ( Dn / Dвн ))…

Dвн = D…

Коэффициент m… m = 1 / ( 1 + A * B * C ) …

Где:

A = 0,82 * ( h / S ) * ( h / S ) * ( h / S )…

B = sqrt( S / Rmp )… Квадратный корень..

C = Lg( Dn/ Dвн)… Десятичный логарифм…

Где: S – толщина стенки воротника..

h – толщина фланца

Rmp – средний радиус воротника.

Dn – наружный диаметр фланца

Dвн – внутренний диаметр фланца.

Lg ( Dn / D ) – Десятичный логарифм от значения ( Dn / D ) …

L = ( Db / 2 ) – Rmp … Плечо изгиба…

Таблица значений коэффициента “ m ” для фланца с воротником.

Свободный фланец:

Напряжение в натяжных болтах фланца не должно превышать

0,6…0,9 от напряжения текучести материала..

…

Повторный расчет по методике расчетов

для химической промышленности

В основном использованы формулы По ГОСТу Р52857-2007…

В формулах есть выражения типа: Х = 18 + Y..

значит замена единиц измерения недопустима

– иначе будет неверный результат…

Исходные данные:

Наружный диаметр фланца мм. Dn = 780

Внутренний диаметр втулки ( трубы ) мм. D = 542

Толщина стенки втулки мм. So = 21,5

Толщина фланца мм. мм. h = 90

Диаметр центров болтов мм. Db = 680

Диаметр отверстий под болты мм. do = 42

Внутр. диаметр резьбы болта мм. dv = 34

Число отверстий под болты n = 16

Усилие болтов на фланец в Ньютонах. F = 1559250,45

Средний диаметр прокладки мм. Dsp = 563,5

( Прокладки как таковой нет – это окружность приложения усилия ).

Прокладочный коэф. m = 2,5

( при отсутствии данных принимаем m = 4… )

Давление в трубе в МПа P = 0,1

( внутреннего давления на фланец нет – он сальниковый ).

Запас на коррозию в мм ( на радиус ) c = 0,5

Формулы пригодны для расчета при условии:

Dn/D < 5…. и при условии: (2*h/(Dn-D)) < 0,25….

# ........

Y1=(2*do)+((6*h)/(mpk+0,5))…

Y2=((Pii*Db)/n)/Y1…

Cf=sqrt(Y2)…

Если Cf получится менее единицы – принимать Cf = 1…

( Примечание Е.1 … К.5 – это таблицы из ГОСТа )

b=(Db-Dsp)/2 …. # E.1 стр 26…

e=((Dsp-D)-So)/2 …. # E.4 стр 26…

X1=D*So…

Lo=sqrt(X1)… # Корень квадратный из (X1)… # K.3 стр 32…

K=Dn/D… # K.4 стр 32…

X2=log10(K) # Десятичный логарифм от (K)

X3=(K*K*(1+(8,55*X2)))-1….

X4=(1,05+(1,945*K*K))*(K-1)….

bt=X3/X4 …. # K.5 стр 32…

X5=1,36*((K*K)-1)*(K-1)….

bu=X3/X5 …. # K.6 стр 32…

X6=1/(K-1)….

X=(5,72*K*K*X2)/((K*K)-1)….

X7=0,69+X….

by=X6*X7…. # K.7 стр 32…

bz=((K*K)+1)/((K*K)-1)…. # K.8 стр 32…

X8=((0,91*h)+Lo)/(bt*Lo) …. # K.11 стр 33…

X9=(0,55*h*h*h)/(bu*Lo*So*So)….

LL=X8+X9…. # K.11 стр 33…

Изгибное меридиональное напряжение

во втулке Bo:

Bo=M/(LL*(So-c)*(So-c)*De)… ф 30 стр 13…

Радиальное напряжение в тарелке фланца Br:

Br=(((1.33*0.91*h)+Lo)*M)/(LL*h*h*Lo*D) … ф 31 стр 13…

Окружное напряжение в тарелке фланца Bt:

Bt=((by*M)/(h*h*D))-(bz*Br) …. ф 32 стр 13…

Окружное мембранное напряжение в сечении втулки Bom:

Bom=(P*D)/(2*(So-c))… ф 39 стр 13…

X7=Pii*dv*dv/4…

Brb=F/(X7*n)…

Brb – Напряжение растяжения болта.

Gsf = 461030/2725231222…

# .............

De=D # При D > = 20 * So …

De=D+So # При D < 20 * So …

M=F*b # Изгибающий момент на фланце – ф 24 стр 13…

Эквивалентное напряжение № 1 – B1

B1=(Bo-Bom)+Bt # ф 48 стр 15…

Эквивалентное напряжение № 2 – B2

B2=(Bo-Bom)+Br

Эквивалентное напряжение № 3 – B3

B3=(Bo+Bom)

Результаты расчета фланца:

Изгибное меридиональное напряжение во втулке = 162,31 МПа

Радиальное напряжение в тарелке фланца = 17,75 МПа

Окружное напряжение в тарелке фланца = 64,0 МПа

Окружное мембранное напряжение в сечении втулки = 1,3 МПа

Напряжение растяжения болтов = 107, 3367 МПа

Эквивалентное напряжение № 1 = 225,0 МПа

Эквивалентное напряжение № 2 = 178,8 МПа

Эквивалентное напряжение № 3 = 163,6 МПа

Примечание: Фланец сальника работает иначе, чем фланец трубного соединения.

Воротник фланца сальника скользит, практически без зазора, по штоку,

и не имеет возможности деформироваться изгибаясь, теряя форму.

Эта особенность позволяет выдерживать повышенные нагрузки по отношению к трубному фланцу.

Как видим – расчет по методике ГОСТу Р52857-2007… показывает большие значения напряжений, чем при расчете, использующем методику, приводимую И.А. Биргером..

Примечание: Изменение коэф. Cf при изменении прокладочного коэф. m –

не значительно. При m = 2,5 коэф. Cf = 0,7111… При m = 10 коэф. Cf = 0,99…

……..

Расчет фланца дает ненадежные результаты.

По методикам разных авторов результаты расчета разнятся по величине

напряжений во фланце. В книге А.А Волошин Г.Т. Григорьев

Расчет и конструирование фланцевых соединений, имеется ряд опечаток

в формулах, что не позволяет рассчитать цельный фланец со втулкой.

Проверка на макете уменьшенного размера тоже не дает верных результатов

в виду одновременного действия напряжений по нескольким векторам, и разного нелинейного влияния изменения геометрических размеров на напряжения

по разным векторам.

В некоторых случаях размеры фланцев можно принимать по данным ГОСТ 19535-74 …

Расчет вкладыша

Расчет сдвигающего усилия на бронзовый вкладыш ( втулку ) нажимного фланца.

Предположим износ направляющих С = 5 мм. Вылет плунжера при начале

хода с рабочим усилием L = 2480 мм

Угол отклонения от вертикали U = arctan ( C / L )… U = arctan ( 5 / 2480 )…

U = 0,1155 градусов…

Боковое усилие на вкладыш при усилии прессования F = 480000 кгс.

Равно: Fb = F * tan ( U )…

Fb = 480000 * 0,002016… Fb = 968 кгс.

При коэф. трения « плунжер – вкдадыш » К = 0,2 ..

Усилие, сдвигающее вкладыш Fs = Fb * K … Fs = 968 * 0,2 = 194 кгс.

Усилие незначительное…

Величина смещения плунжера во втулке: Cv = C * Lv / L… Cv = 5 * 350 / 2480…

Cv = 0,7 мм.

Где Lv = 350 мм – расстояние от центра вращения до края втулки.

На край втулки создается усилие Fv = Fb * C / Cv… Fv = 968 * 5 /0,7…

Fv = 6914 кгс.

Такая нагрузка быстро выведет втулку из строя.

Подобных зазоров, в направляющих ползуна, допускать нельзя..