标准件-法兰螺栓拉力扭矩计算
(2010-05-26 12:14:39)
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标准件法兰螺栓拉力扭矩计算杂谈 |
法兰紧固时如何确定螺栓的载荷及其扭矩,对于大家来说,可能都是一个比较感兴趣的话题。本人就此抛砖引玉,希望大家分享更多的经验和知识。首先提出两个问题:
* 对于M36以下的螺栓,知道螺栓荷载,如何求对应的扭矩值?
* 对于可以进行液压拉伸的螺栓,不进行法兰计算,如何查取对应的螺栓荷载?
大家在进行法兰设计时或查阅法兰的计算报告,都能找到法兰预紧和操作时的螺栓拉力。对于M36以下的螺栓,一般可以采用扭矩扳手。现在知道螺栓荷载,如何求对应的扭矩值呢?大家可以查阅GB/T16823.2-1997《螺纹紧固件紧固通则》或者相关的资料就能够找到相应的扭矩值。对于可以进行液压拉伸的螺栓,大家可以查阅相应的垫片生产厂家的数据,即可以知道螺栓的荷载。更简单的可以直接取螺栓材料45%的屈服强度来计算每个螺栓的载荷。
这是我计算出来的螺栓加载扭矩:采用力矩扳手、垫片为缠绕垫片(用钢圈垫可以类推),仅供参考。
根据GB150-1998《钢制压力容器》P94中‘9
法兰’的规定,求得垫片压紧力,再根据力与力矩的关系,算出每条螺栓的力矩。高压法兰尺寸为:DN6’
PN1500class(缠绕垫片密封),其法兰预紧力具体验算如下:
1、查HG20592~20635-97《钢制管法兰、垫片、紧固件》中HG20631-97法兰密封面外径d=216mm;
2、查HG20631-97中DN6’
PN1500class D型缠绕垫片缠绕垫内径D2=171.5mm,缠绕垫外径D3=209.6mm,垫片密封宽度N=19.05mm
,D3<d。
3、按照GB150-98
P91表9-1中1a垫片基本密封宽度b0=N/2=19.05/2=9.525mm>6.4mm。
4、按照GB150—98
P94中9.5.1.1垫片有效密封宽度b=2.53
=2.53 =7.81mm。
5、按照GB150-98
P94中9.5.1.2垫片压紧力作用中心圆直径DG=D3-2b=209.6-2*7.81=193.98mm。来源:皮带螺栓 标准件 钢模卡 平键 弹簧
混凝土减水剂
6、查GB150-98
P93表9-2中缠绕垫片的垫片系数m=3.00,比压力y=69MPa。管线的设计压力为15.85MPa,操作压力为14.4MPa。
7、按照GB150-98
P94中9.5.1.3中预紧状态下需要的最小垫片压紧力FG=Fa=3.14DGby=3.14*193.98*7.81*69=328236.4N。
8、按照GB150-98
P94中9.5.1.3操作状态下需要的最小垫片压紧力FG=Fb=6.28DGbmpc=6.28*193.98*7.81*3.00*14.4=411009N。
9、按照力与力矩的关系式N=0.2Fd,该法兰用紧固件螺栓为M36*3,用紧固件螺栓12对,螺纹实际作用力直径为d=33。
10、预紧状态下每条螺栓加载扭矩Na=0.2(FG/12)d=0.2*(328236.4/12)*(33/1000)=180N.m。
11、操作状态下每条螺栓加载扭矩Np=0.2(FG/12)d=0.2*(411009/12)*(33/1000)=226N.m
以上是按照GB150的法兰要求算出来的每条螺栓需要加载的力矩,应用到实际工作中,采用力矩扳手完全可以满足要求,不过在实际工作中,力矩扳手按照30%、50%、100%的预紧力矩进行操作。在100%的预紧力矩作用下,多紧几次,就可以完全解决问题。
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