Выбираем затвор с двухконусным обтюратором. Размеры обтюратора:
Dcp = 2200 мм; h= 85 мм; h2 = 42 мм; hcp= 64,0 мм; α = 30º [2 c.146],
Рисунок7 – Конструкция двухконусного затвора
Равнодействующая внутреннего давления на крышку [5 с.2]:
Fp = πDcp2pp/4 = π2,22·28/4 = 53,4 МПа
Равнодействующая внутреннего давления на обтюраторное кольцо [5 с.2]:
Fo = 0,5πk3ppDcphcptgα
k3 = 1,0 – коэффициент, учитывающий влияние предварительной затяжки.
при рр > 24,52 МПа
Fo = 0,5π1,0·28·2,2·0,064tg30º = 3,6 МПа
Расчетное усилие для затвора [5 с.2]:
F = Fo+Fp = 53,4+3,6= 57 МПа
Расчетный диаметр шпилек [5 с.5]
dс.р =
k4 = 1 – коэффициент учитывающий тангенциальные напряжения, возникающие в шпильке при ее затяжке.
k5 = 1,3 – при контролируемой затяжке
dм = 18 мм – для шпилек с резьбой более М85
n = 12 – число шпилек.
[σ] – допускаемое напряжение для шпилек
Материал шпилек – сталь 34ХН3М, для которой предел текучести
σт = 680 МПа, тогда нормативное допускаемое напряжение [3 с.6]:
σ* = σт/nт = 680/1,5 = 453 МПа
Допускаемое напряжение для шпилек
[σ] = ησ* = 1,0·453 = 453 МПа
η = 1,0 – поправочный коэффициент.
dc.p = (4·1,0·1,3·57/π12·453+0,0182)1/2 = 0,131 м.
Принимаем шпильки М150
Диаметр окружности центров шпилек:
Dб = D+dp+2a = 2000+150+2·285 = 2720 мм
a > 0,5dp = 0,5·150 = 75 мм → а = 285 мм
Наружный диаметр фланца:
Da = Dб+2dp = 2720+2·150 = 3020 мм
Конструкция шпильки приводится на рисунке
Рисунок8 – Конструкция шпильки
Расчет фланца
Рисунок9 – конструкция фланца
Dф=3020 мм
Dк=2200 мм
Dб=2720 мм
h1=308 мм
h=230 мм
Усилия, возникающие от температурных деформаций
,
где fб- расчетная площадь поперечного сечения болта
fб=0,018 м2 [6, табл.5]
Ебt-модуль продольной упругости материалов болтов при расчетной температуре
Ебt=1,97∙105 МПа.
αф, αб –коэффициенты линейного расширения материалов приварного фланца и болтов при расчетной температуре соответственно.
αф=13,1∙10-6
αб=11,2∙10-6
tф - расчетная температура фланца
tф= 0, 96∙ t
tб=0, 96 ∙200=192 °C
=0,3
=0,95
Тогда
МН.
Болтовая нагрузка
в условиях монтажа до подачи внутреннего давления
,
где кж- коэффициент жесткости фланцевого соединения
кж=1,26
Подставляем значения:
в рабочих условиях
где М – внешний изгибающий момент
М=0
.
Приведенный изгибающий момент.
,
=
Условие прочности болтов.
МПа
- условие выполняется.
МПа
- условие выполняется.
Расчет усилий, возникающих во фланце.
Максимальное напряжение в сечении S0.
,
где Т=1,8 [5, чертеж 3]
D*=D
МПа.
Максимальное напряжение в сечении S0.
,
где f=1,03 [5, чертеж 6]
МПа.
Окружное напряжение в кольце фланца.
МПа.
Условие прочности.
,
где МПа.
МПа
- условие выполняется.
Требование к углу поворота фланца.
,
где - допустимый угол поворота фланца.
- условие выполняется.
Выбор тарелок