螺栓紧固力矩标准Word文档格式.docx
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4
式中:
F——操作状态下内压力引起的螺栓总轴向力,N;
P——设计压力,MPa。
2.2.5操作状态下需要的最小垫片压紧力按式(2.2.5)计算:
2.2.5)
FP=2πDGbmP
FP——操作状态下需要的最小垫片压紧力,N;
m——垫片系数,由表2.2.5查得。
表2.2.1垫片基本密度宽度
垫片基本密封宽度b0ⅠⅡ
注:
①当锯齿深度不超过0.4mm,齿距不超过0.8mm时,应采用1b或1d的压紧面形状。
表2.2.5垫片参数
垫片材料
垫片系数m
比压力y
MPa
简图
压紧面形状①
类别①
无织物或少含量石
棉纤维的合成橡胶
肖氏硬度低于75
0.50
1(a、b、c、d)、4、5
Ⅱ
肖氏硬度不低于75
1.00
1.4
具有适当加固物的石棉(石棉橡胶板)
厚度3mm
2.00
11
厚度1.5mm
2.75
25.5
厚度0.75mm
3.50
44.8
内有棉纤维的橡胶
1.25
2.8
内有石棉纤维的橡胶,具有金属加强丝或不具有金属加强丝
3层
2.25
15.2
2层
2.50
20
1层
植物纤维
1.75
7.6
内填石棉缠绕式金属
碳钢
2.5
69
1(a、b)
不锈钢或蒙乃尔
3.00
波纹金属板类壳内包石棉或波纹金属板内包石棉
软铝
软铜或黄铜
26
铁或软钢
31
蒙乃尔或
4%~6%铬钢
3.25
38
不锈钢
1(a、b、c、
d)
3.75
52.4
续表
平金属板内包
石棉
1a、1b、
②
1c、
1d②、2②
55.2
4%~6%铬钢
62.1
槽型金属
d)、
2、3
4.25
69.6
金属平板
4.00
60.7
d)、2、3、
4、5
Ⅰ
4.75
89.6
5.50
124.1
6.00
150.3
6.50
179.3
金属环
6
①见表2.2.1。
②本表所列各种垫片的m、y值及适用的压紧面形状,均属推荐性资料。
采用本表推荐的
垫片参数(m、y)并按本章规定设计的法兰,在一般使用条件下,通常能得到比较满意的使用效果。
但在使用条件特别苛刻的场合,如在诸如氰化物介质中使用的垫片,其参数m、y,应根据成熟的使用经验谨慎确定。
2.2.6操作状态下需要的最小螺栓总荷载按式(2.2.6)计算:
WP=F+FP(2.2.6)
WP——操作状态下需要的最小螺栓总荷载,
2.2.7
2.2.7)计算:
预紧状态下需要的最小螺栓总荷载按式(
Wa=πDGby(2.2.7)
需要的螺栓总面积Am取Aa与AP之间的大值。
计算:
Ab=nA(2.2.8-4)
n——螺栓个数;
A——单个螺栓实际面积
A,mm2;
其数值按式(2.2.8-5)计算:
A=(d1P1)2(2.2.8-5)416
d1——外螺纹小径,mm。
d1可根据所选螺栓公称直径及螺矩由GB/T196-1981
查得;
P1——螺矩,mm。
2.2.9螺栓设计总荷载W(N)取预紧状态下的螺栓设计总荷载,即W=Wy。
2.2.10法兰每个螺栓所需的紧固力矩按式(2.2.10)计算:
103kWdB
T=10kWdB(2.2.10)n
T——法兰每个螺栓所需的紧固力矩,Nm;
k——扭矩系数。
它与螺栓、螺母的松紧配合,螺纹、螺母和法兰的表面的光洁度和磨擦系数有关。
在允许情况下k值可通过抽样进行测定,其数值一般在0.11~0.15之间。
在无法测定的情况下,建议将k值取为0.13;
dB——螺栓公称直径,mm。
2.2.11法兰螺栓紧固力矩的计算实例和常用的法兰螺栓紧固力矩见附录A和附录B。
A1计算实例一
A1.1已知数据
25Cr2MoVA。
A1.1.2垫片为圆环垫,垫片材料为TP316,垫片宽度ω为22.224mm;
垫片接触面平均直径为279.4mm;
设计压力P为20MPa;
常温下螺栓材料的许用应力[]b为254MPa;
设计温度下螺栓材料的许用应力[]tb为185MPa;
螺栓公称直径dB为52mm;
螺矩P1为3mm。
螺栓个数n为12个。
因为b0<
6.4mm,所以b=b0=2.778(mm)。
6.4mm,所以DG=垫片接触面的平均直径=279.4(mm)。
A1.2.4由式(2.2.4)计算操作状态下内压力引起的螺栓总轴向力F:
F=DG2P
=32.1749.4220
4=1.2262106(N)
A1.2.5计算操作状态下需要的最小垫片压紧力FP:
由表2.2.5可知,不锈钢圆环垫的垫片系数m为6.5;
由式(2.2.5)中计算得到操作状态下需要的最小垫片压紧力FP:
=23.14279.42.7786.520=6.3397105(N)
A1.2.6由式(2.2.6)计算操作状态下需要的最小螺栓总荷载WP:
WP=F+FP
=1.2262106+6.3397105
=1.8602106(N)
A1.2.7计算预紧状态下需要的最小螺栓总荷载Wa:
由表2.2.5可知,不锈钢圆环垫的垫片比压力y为179.3;
由式(2.2.7)计算预紧状态下需要的最小螺栓总荷载Wa为:
Wa=πDGby
=3.14279.42.778179.3
5
=4.372105(N)
A1.2.8计算预紧状态下的螺栓设计总荷载Wy:
Ap=Wp
Ap===11W0.08tb56052.1410(6mm2)
Am=AP=10055.14(mm2)
d)根据GB/T196-1981,对于公称直径为52mm、螺矩为3mm的螺栓,
按式(2.2.8-5)计算单个螺栓实际面积A:
e)
mm2)
Wy:
Ab=nA=121828.55=21942.6
因为Ab大于Am,所以该Ab即为所求。
利用上述计算结果,按式(2.2.8-3)计算预紧状态下的螺栓设计总荷载
A2.1已知数据
A2.1.1法兰等级PN25.0MPa,公称直径DN250,设计温度150℃,螺栓材料35CrMoA。
A2.1.2垫片为圆环垫,垫片材料为软钢,垫片宽度为15.872mm,垫片接触面平均直径为323.85mm;
设计压力P为18.6MPa;
设计温度下螺栓材料的许用应力[]tb为221MPa;
螺栓公称直径dB为50mm;
螺距P1为3mm。
6.4mm,所以b=b0=1.984(mm)
A2.2.3确定垫片压紧力作用中心圆直径DG;
6.4mm,所以DG=垫片接触面的平均直径=323.85(mm)
A2.2.4由式(2.2.4)计算操作状态下内压力引起的螺栓总轴向力F:
=D2P
F=4DGP
3.142
=3423.8518.6
=1.5321106(N)
Wa=DGby
c)
Ap=Wp
Ap=1b
==18.890415.31610(6mm)
因AP大于Aa2,21所以需要的螺栓总面积Am为:
Am=AP=8801.36(mm2)
根据GB/T1961981,对于公称直径为50mm、螺距为3mm的螺栓,
d1=46.752mm。
按式(2.2.8-5)计算单个螺栓实际面积A:
Ab=nA=121680.11=20161.34(mm2)
因为Ab大于Am,所以该Ab即为所求。
利用上述计算结果,按式(2.2.8-3)计算预紧状态下的螺栓设计总荷载
Wy=Am+Abb
=3.67283106(N)8801.36+20161.34
A2.2.9螺栓设计总=荷载W为2:
254
W=Wy=3.6783106(N)
A2.2.10按式(2.2.10)计算法兰每个螺栓所需的紧固力矩T:
从附录A中例题可以看出,螺栓的断面和紧固力矩主要与操作状态下的压力有关,操作压力均小于法兰公称压力,按公称压力计算的螺栓断面和紧固力矩是最大的,在此紧固力矩下又不致引起法兰、螺栓和垫片的破坏和失效。
为方便使用,将操作压力等于公称压力,操作温度等于150℃条件下计算得到的紧固力矩列表如下。
一般情况下可直接采用。
a)法兰压力等级:
PN15.0MPa(相当于ANSICLASS900);
螺栓材料:
25Cr2MoVA;
垫片形式:
圆环垫;
垫片材料:
不锈钢及软钢。
表B-1列出了上述条件下各种公称直径法兰对应的法兰螺栓紧固力矩。
表B-1法兰螺栓紧固力矩
法兰公称直径DNmm
螺栓公称直径mm
螺栓个数个
单个螺栓紧固力矩,Nm
不锈钢垫片
软钢垫片
15
67.67
66.46
70.14
68.79
25
24
132.43
130.58
40
27
203.24
200.46
50
8
145.18
142.75
80
164.30
161.16
100
30
322.86
318.10
150
12
342.50
338.01
200
36
625.00
618.11
250
16
633.90
627.70
300
650.91
645.08
350
39
861.22
851.30
400
42
1110.64
1098.65
450
48
1680.66
1662.00
500
52
2189.33
2167.19
b)法兰压力等级:
35CrMoA;
垫片型式:
表B-2列出了上述条件下各种公称直径法兰对应的法兰螺栓紧固力矩。
表B-2法兰螺栓紧固力矩
123.89
122.04
190.57
187.79
136.64
134.21
155.76
152.62
304.92
300.16
324.56
320.07
592.50
585.61
601.40
595.20
618.41
612.58
819.16
809.24
1057.31
1045.32
1599.09
1580.42
c)法兰压力等级:
PN25.0MPa(相当于ANSICLASS1500);
垫片型式:
表B-3列出了上述条件下各种公称直径法兰对应的法兰螺栓紧固力矩。
表B-3法兰螺栓紧固力矩
76.91
74.90
81.05
78.79
148.36
145.27
231.42
226.76
169.61
165.55
353.64
346.39
33
498.01
488.54
650.33
640.06
1127.31
1108.18
1742.35
1716.12
2196.18
2161.77
56
2818.47
2770.95
64
4193.82
4125.30
72
5986.72
5899.22
76
7225.38
7163.23
d)法兰压力等级:
表B-4列出了上述条件下各种公称直径法兰对应的法兰螺栓紧固力矩。
表B-4法兰螺栓紧固力矩
139.81
136.73
218.75
214.09
161.06
157.01
336.55
329.29
474.53
465.06
617.83
607.56
1073.97
1054.85
1660.78
1634.55
e)法兰压力等级:
PN42.0MPa(相当于ANSICLASS2500);
表B-5列出了上述条件下各种公称直径法兰对应的法兰螺栓紧固力矩。
表B-5法兰螺栓紧固力矩
97.19
93.51
111.58
105.23
195.38
189.22
422.68
407.94
288.74
280.57
533.58
519.31
961.78
935.92
2488.47
2427.81
2467.37
2408.36
4693.78
4581.79
6987.23
6821.30
60
4110.30
4024.75
7484.60
7337.60
f)法兰压力等级:
表B-6列出了上述条件下各种公称直径法兰对应的法兰螺栓紧固力矩。
表B-6法兰螺栓紧固力矩
186.64
180.68
411.61
390.84
276.07
267.91
510.11
495.84
919.92
893.86
7337.6
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