Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
T-, m (1 — fei) от2 При затяжке тцт=---1---;
2 6А„
m , h0m (ki — fei) под действием давления тцт =--\--2——--—¦.
2 6/!„ (Л» + fei — 2)
234 Рис. 74. Расчетные схемы фланца при затяжке (а) и под действием давления (б)
Фланец сосуда высокого давления представляет толстостенный цилиндр переменной толщины, ослабленный отверстиями под шпильки и находящийся под действием внутреннего давления и местных нагрузок на уплотнительных поверхностях и в отверстиях под шпильки. При расчете фланец рассматривается как толстостенный цилиндр, имеющий постоянную толщину стенки.
Принято, что местные нагрузки равномерно распределены на уплотнительной поверхности и могут быть представлены радиальными и осевыми составляющими. Осевое усилие в шпильках равномерно распределено по кольцу в зоне расположения отверстий под шпильки.
Расчетные схемы фланца при затяжке и действии внутреннего давления приведены на рис. 74. При предварительной затяжке фланцевого соединения местные нагрузки, действующие на уплотнительной поверхности уравновешиваются осевым усилием Рш.з в шпильках. При действии внутреннего давления радиальные нагрузки представлены равномерным давлением р, действующим по всей высоте фланца, и местным давлением рвтл—Р< приложенным на участке уплотнительной поверхности. Осевая нагрузка складывается из давления ртд на уплотнительной поверхности и нагрузки Pnд вследствие проникновения внутреннего давления на коническую уплотнительную поверхность. Усилия в шпильках Рш. д уравновешивают местные нагрузки на уплотнительной поверхности и осевое усилие от внутреннего давления р.
Расчет давлений ртз, рнтз, РтЛ, pRma производится по формулам (14) и (16). Результирующие радиальные аг, окружные о« и
235 осевые а2 напряжения во фланце представляются как суммы трех напряжений:
t * Ht t я нг t т or
ar = ar + ar + or; 0, = 0,+07 + 0,; сгг = ог + crz + crz ,
где а/, а/, а/ — напряжения от радиальной нагрузки; оу", а", oz" — напряжения от осевой нагрузки; a/", at'", о/" — напряжения от внутреннего давления.
Расчет фланца как толстостенного цилиндра под действием радиальной нагрузки производится по приближенному методу Би-дермана [18]. Формулы для определения напряжений имеют вид:
с; (Р, і) - -^-(1 - .(S) +Y1Z1 (!) ['.(!-•?)-
р
-Vt (P)+-l^-\ V1 (р;рdp
г J
(=1
2
-IiY1Zi(I)
V1-(P)
I=I
і
MP, 7=^-(1+^(6)+ Z [/1(1+ ^-)-VVt(P)-
і =1
—TTl f v< (P) р d р] -V g (6) v;- (P);
I=I P
*(p. 6)= Ezi(^)Fl-(P), (23)
;=i
где I, p — соответственно осевая и радиальная координаты; k — толстостенность цилиндра; р(|)—функция внутреннего давления; Vi (р), Ii — функция, зависящая от радиуса цилиндра и его тол-стостенности [18]; Z1-(I)—функция, зависящая от осевой координаты, определяется схемой нагружения цилиндра.
В рассматриваемой задаче внутреннее давление изменяется скачкообразно, а именно: при 0<|<а P(I)=O; при а<|с& р(|)=р; при Ь<|</ р(I) = 0. Такое изменение р(|) разбивает длину цилиндра на три области (0, a; a, b; Ь, /), причем область действия давления (ab) находится от торца на расстоянии меньшем 2Vr2 (г2 — Г])- Поэтому выражения для функций Zi(I) и Zi(I), которые удовлетворяют условию отсутствия напряжений на торце (| = 0), имеют следующий вид.
При 0<|<а:
-S2 (I)IS3 (a) -S3 (6)]};
Zi (6) = р-р- {- S2 (а-6) -S2 (ft- 6) - S1 (!) [ - S, (a) + S2 (6)] -
4а>
236 Zi(I) = P--{ —Tt (a-l) + Ti Ib-D-T1 (I) [ - Ti (a) + Г,(6)1-
4а»
- Ti (I) [Tз (a)-T3 (Ь)]).
При йс|сЬ:
Zi (!) = P— (S2 а - a)+ S2 (Ь-1) - S1 (5) [-S2 (а) + 5г (fr)J -
4ах
— S2 (E) [S3 (а) — S3 (?>)]};
Zi(I) = p^-{Ti(l-a)+Ti(b-l)-Tl(l)[-Ti(a) + Ti(b)]-
4а»
Т2а)[Т3(а)-Т3(Ь)]}.
При
Z1 (g) = P-{S2 (I-O)-Si (g-ft)-S, (I) [-Si (а) + S2 (&)] -
4aj
-S2 (|)[Ss (a)-S3 (6))};
. Zi (I)= р-^- (Ti (I - а)- Ti (I - ЬУ- T1 (I) [ - Ti (а) + Ti (Ь)] -4а2
-Ti(I) [Т3(а)-Т3 (Ь)]}.
Входящие в Zi(l), Z2(I) и их производные функции Si и Ti (t=l, 2...), a также коэффициенты пи O1 и аг определены в [18].
Расчет фланца как толстостенного цилиндра под действием осевой нагрузки производится по методике, изложенной в [19J. При этом формулы для определения напряжений имеют вид:
•і
5 v,pd P-^+/,(I--T-)
і= і р 2
at=Yj л fSf
t=i
(24)
•ja І AtSiVi-, i=i
з
о,=
A1S1
W)
<= 1
T=
f»I
237 Произвольную постоянную At определяют из граничных условий на торце, выражающих равенство моментов первого порядка от заданных и расчетных az и равенство заданных и расчетных на внутреннем контуре цилиндра, т. е.
Расчет фланца под действием внутреннего давления производится по формулам Ляме:
Анализ прочности деталей затвора с двухконусным обтюратором
Для оценки работоспособности сосудов гидротермального синтеза был выполнен анализ прочности деталей затвора с помощью вышеизложенных методик расчета и экспериментальных исследований. Последние включали измерения напряжений и деформаций деталей и были проведены как на опытных образцах, так и на промышленных сосудах в стадии изготовления и эксплуатации.
