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].
Геометрические параметры гаек и шпилек приведены в приложениях Д и Е.
|
|
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 (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 WАС в 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, принимаемый 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.