Главная > Разное > Резьбовые и фланцевые соединения
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

10.5. Напряженное состояние фланца и трубы

Приведем обоснование расчетных зависимостей, используемых при расчете на прочность фланцевых соединений. Для этого рассмотрим упрощенную схему фланцевого соединения (рис. 10.12), заменив трубу цилиндрической оболочкой постоянной толщины, а фланец кольцом.

Рис. 10.12. Упрощенная расчетная схема фланцевого соединения

Такую расчетную схему можно использовать для фланцевых соединений с неконтактирующими фланцами.

Кольцо считаем жестким в радиальном направлении, влиянием перерезывающих сил в месте соединения фланца и трубы пренебрегаем.

Коэффициент Неизвестный (распределенный) момент находим из условия равенства угла поворота фланца и трубы в месте сопряжения (рис. 10.13).

Используя решения для длинной цилиндрической оболочки, находим угол поворота оболочки, обусловленного действием изгибающего момента :

Поворот под действием давления объясняется тем, что радиальному перемещению стенок оболочки (трубы)

препятствует кольцо.

Рис. 10.13. Схема деформаций фланца и трубы

Угол поворота оболочки под действием давления

Если учесть, что в результате действия осевых напряжений

радиальное перемещение оболочки

то суммарный угол поворота от давления и осевых напряжений

Угол поворота кольца (фланца) от действия распределенной нагрузки по окружности расположения осей болтов

где плечо осевой силы.

Угол поворота кольца от действия распределенного момента

Приравнивая углы поворота кольца и оболочки

находим

Второй член в числителе этой формулы характеризует действие внутреннего давления, которое уменьшает изгибающий момент что идет в запас прочности; этим членом можно пренебречь. Теперь представим равенство (10.44) в виде

где

Податливость фланца при действии осевой нагрузки. На фланец действует полная осевая сила вызывающая смещение точки относительно на расстоянии (см. рис. 10.12). С учетом этого податливость и угол поворота фланца

Подставляя в формулу для вычисления получаем

Податливость фланца при действии давления. Из формулы (10.44) при

Уменьшение расстояния по оси болтов

Податливость одного фланца, отнесенная к силе

Разрушающая нагрузка. При определении разрушающей нагрузки фланец рассматривают как кольцо прямоугольного сечения с учетом ослабления от отверстий (рис. 10.14).

Предполагаем, что в поперечном сечении кольца и в сечении одновременно возникает предельное распределение напряжений. Предельный изгибающий момент в поперечном сечении кольца (рис. 10.15)

где с — диаметр отверстия под болт.

Предельный изгибающий момент в сечении А В трубы (на единицу длины)

Из условия равновесия

Рис. 10.14. Схема к расчету разрушающей нагрузки

Рис. 10.15. Схема к расчету предельного изгибающего момента

Из равенств (10.48) и (10.49) получаем формулу (10.39) для разрушений нагрузки при повторной деформации фланца

При более точном выводе следует рассмотреть возможность образования пластического шарнира в других сечениях конического участка трубы и учесть влияние растягивающего усилия в сечении.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление