- Кріплення в експериментах Кріплення: болти, шпильки і гайки - несе на собі велику статичну і динамічну...
- Згинальний момент фланцевого з'єднання
- Залежність навантаження на болт від попереднього затягування болтів і жорсткості фланців на вигин
- Замовлення і покупка фланців більшої жорсткості (фланців великих Ру) і зниження зусиль в болтах
- Зменшення сили попереднього затягування болтів при збільшенні зовнішнього навантаження на з'єднання...
- Дослідження болтових з'єднань з смуговими стиками
- висновок
- Список літератури
Кріплення в експериментах
Кріплення: болти, шпильки і гайки - несе на собі велику статичну і динамічну навантаження, яку буває складно розрахувати з великою точністю. Тому часто постає необхідність практичної перевірки якості кріпильних деталей з додатком до них різних розтягують і згинальних зусиль.
Дослідження зусиль в сталевих болтах
Мал. 1. Експериментальне фланцеве з'єднання
(1-6 - номери болтів)
Експериментальне дослідження зусиль в болтах виконувалося на з'єднанні з кільцевими контактирующими фланцями (Рис. 1). З'єднання з шістьма болтами зі сталі 45 нормализованной (σв = 950 МПа) затягувалося попередньо з силою F o і навантажувалося в розривної машині розтягує силою F і изгибающим моментом Мі.
Згинальний момент фланцевого з'єднання
Згинальний момент створювався зміщенням лінії дії сили F відносно осі фланцевого з'єднання на lF.
Мал. 2. Криві зміни повних зусиль
в затягнутому (1) і незатянутой (2) болтах
і сили затяжки (3) в залежності від
зовнішнього навантаження при товщині фланців
а) l1 + l2 = 18 + 36 мм; б) l1 + l2 = 18 + 36 мм
Сили, що діють на болти , Контролювалися за допомогою тензорезисторів (база 10 мм, опір 90 Ом), включених в плече тензометрического підсилювача 8АНЧ-7 по схемі з компенсацією вигину.
Окремі результати дослідження наведені на рис. 2, рис. 3. Аналіз результатів показує, що при навантаженні фланцевого з'єднання осьової розтягує силою, а також при спільній дії сили, що розтягує і згинального моменту (позацентровий розтягнення) спостерігається нелінійна зміна додаткових і, як наслідок, повних зусиль в болті. Це пояснюється безперервним зміщенням зони контакту внаслідок деформацій вигину стягуються сполучних деталей трубопроводів .
Залежність навантаження на болт від попереднього затягування болтів і жорсткості фланців на вигин
Мал. 3. Криві зміни повних зусиль
і згинального моменту в болтах фланцевого
з'єднання в залежності від сили затяжки
при відцентровому розтягуванні
(1-6 - номери болтів)
Мал. 4. Криві зміни
деформації в болтовому
з'єднанні при дії
зовнішньої сили
Зі збільшенням зовнішнього навантаження зростає і сила, що діє на болт. Вона виявляється тим більшою, чим менше сила попереднього затягування болтів і жорсткість фланців на вигин.
З аналізу залежностей для з'єднань при розтягуванні (див. Рис. 2) слід, що криві зміни повних зусиль в болтах (1) і сил попереднього затягування (3) зміщені відносно прямої 2 для незатянутой з'єднання і йдуть практично паралельно їй. Останнє свідчить про відсутність повного розкриття стику, що пов'язано зі зміщенням зони контакту стиків до периферійного діаметру.
Інтенсивне збільшення сили, що діє на болти, в цьому випадку пояснюється «важільним» взаємодією фланців. Ця взаємодія найбільш чітко проявляється при тензометрирования з'єднань з смуговим стиком (рис. 4). Криві на цьому малюнку побудовані за показаннями тензометрів 1-8) при навантаженні з'єднання силою F без урахування деформації від затяжки, яка виключалася шляхом зведення показань приладу на нуль при балансуванні підсилювача перед вантаженням.
Мал. 5. Криві зміни сил, що діють на болти фланцевого з'єднання
при додатку розтягують і згинальних зовнішніх навантажень l1 + l2 = 9 + 18 мм):
а - Fo = 2,65 кН; 1 - F = 0,5 кН, МІ = 0,53 кН⋅м; 2 - F = 1 кН; МІ = 1,06 kH⋅м;
3 - F = 1,5 кН; МІ = 1,59 kH⋅м; 4 - F = 2 kH; МІ = 2,12 кН⋅м; б - F = 1,5кН,
МІ = 1,59 kH⋅м; 5 - F = 26,5 кН⋅м; б - F0 = 18 кН; 7 - F0 = 12 кН.
Для жорстких на вигин фланців спостерігається повне розкриття стику (в точці А на рис. 2, а) при великих навантаженнях, і крива зміни повних зусиль зливається з кривою для незатянутой з'єднання.
Криві розподілу зусиль в болтах при відцентровому розтягуванні (рис. 5) також мають нелінійний характер (в основному для м'яких на вигин фланців і при невеликій силі затяжки болтів).
Результати досліджень показали, що при зростанні сили попереднього затягування істотно знижується додаткове навантаження на болти.
Замовлення і покупка фланців більшої жорсткості (фланців великих Ру) і зниження зусиль в болтах
Збільшення жорсткості фланців (наприклад, за рахунок товщини фланців) також призводить до зниження зусилля в болтах.
Цей факт говорить про недоцільність спроб економії на фланцях. Замовлення фланців сталевих повинен виставлятися з урахуванням зовнішніх навантажень на фланцеве з'єднання, що часто призводить до необхідності робити замовлення та придбання фланці великих Ру . Закладена таким чином міцність фланців забезпечує надійність фланцевого з'єднання в цілому.
Зменшення сили попереднього затягування болтів при збільшенні зовнішнього навантаження на з'єднання сталевих фланців
Дослідами встановлено, що при збільшенні зовнішнього навантаження спостерігається необоротне зменшення сили попереднього затягування болтів з'єднання (див, криві 3 на рис. 2). Це пов'язано з пластичним зминанням микронеровностей по поверхні стику.
При повторних затяжках зниження зусилля ставало меншим.
Дослідження болтових з'єднань з смуговими стиками
Мал. 6. Залежність додаткової сили,
діючої на болт з'єднання з смуговим
стиком при F0 = 32 кН.
Результати дослідження зміни додаткової сили, що діє на болт в з'єднанні з смуговими стиками (рис. 6), аналогічних результатів випробувань круглофланцевих з'єднань.
Зі збільшенням зовнішнього навантаження на ці сполуки стає помітним важільне взаємодія пластин. Порівняння експериментальних і розрахункових значень зусиль в болтах розтягуваних з'єднань показує, що розрахунок постійної податливості задовільно узгоджується з експериментом для жорстких (товстих) сталевих фланців , А також для піддатливих на вигин фланців при сильній попередньої затягуванні і невеликий зовнішній навантаженні.
висновок
Характер розподілу зусиль між болтами при дії на фланцеве з'єднання изгибающих і розтягують навантажень ближче до того, що дає розрахунок по змінної податливості. Цей метод можна використовувати при визначенні зусиль в жорстких фланцях, а також в болтах, що кріплять жорсткі стики до жорстких підставах. При розрахунку сил, що діють на податливі на вигин фланці, по обох методів отримують значення, які часто менше експериментальних. У цьому випадку доцільніше використовувати метод розрахунку за постійною податливості.
При виборі фланців відповідального призначення слід оформляти замовлення з підвищеним значенням Ру для зниження щільності напружень у всіх деталях фланцевого з'єднання.
Список літератури
- Якушев А. І. Вплив технології виготовлення і основних параметрів різьби на міцність різьбових з'єднань .. - М.: Оборонгиз, 1956.
- Волошин А. А. Розрахунок фланцевих з'єднань трубопроводів і судин .. - Л.: Судпромгіз, 1959. - 365 c.
- Waters EO Calculation of the flat face Flanges with metal-to-metal contact beyond the Bolt Circle // Journal of Engineering for Power. Transact, of the ASME, 1968, ser. A, N 3 ..
Отримавши доступ до даної сторінки, Ви автоматично приймаєте Користувача угода .
