透镜垫密封的高压螺纹法兰的设计和计算

透镜垫密封的高压螺纹法兰的设计和计算,,,,,,,

计算依据：HG/T20582-2011,,,,,,,

一、符号说明,,,,,,,

Ab——实际使用的螺栓总面积（mm2)，以螺纹小直径计算或以无螺纹部分的最少,,,,,,,2385.647

直径计算，取小者,,,,,,,

Ap——操作状态下需要的最少螺栓总面积（mm2)，以螺栓小直径计算或以无螺纹,,,,,,,

部分的最小直径计算，取小者,,,,,,,

Db——螺纹法兰盘螺栓孔中心圆直径（mm),,,,,,,145

Do——螺纹法兰盘外径（mm),,,,,,,200

Di——螺纹法兰盘螺纹的平均直径（mm),,,,,,,78.052

db——螺栓孔直径（mm),,,,,,,29

di——透镜垫的内直径（mm),,,,,,,61

dk——透镜垫的接触圆直径（mm),,,,,,,71

do——透镜垫的外直径（mm),,,,,,,75

d1——螺纹的内直径（mm),,,,,,,80

d2——螺纹的外直径（mm),,,,,,,76.752

Et——在设计温度下透镜垫材料的弹性模量（Mpa）（见《压力容器》GB150附录）,,,,,,,1.00E+05

k——螺纹断面形状系数（公制螺纹k=0.81；管螺纹k=0.88）,,,,,,,0.81

"l——螺纹的工作长度（mm),l=Z*S",,,,,,,39

P——设计压力（MPa),,,,,,,8.8

R——透镜垫表面球形半径（mm),,,,,,,104

S——螺距（mm),,,,,,,3

W——透镜垫接触点间宽度（mm)，按下图所示尺寸确定,,,,,,,12

Wmin——最小透镜垫接触点间宽度（mm),,,,,,,

Wp——操作状态下需要的最小螺栓载荷（N),,,,,,,

Z——螺纹高度上的旋转圈数,,,,,,,13

α——圆锥形面的母线和其中心线间的夹角，等于70°,,,,,,,70

β——余角，等于90°-a=20°,,,,,,,20

δf——螺纹法兰盘厚度（mm),,,,,,,43

δ1——透镜垫内侧厚度（mm),,,,,,,14

δ2——透镜垫外侧厚度（mm)，一般可取5~10mm,,,,,,,10.5

ρ——摩擦角，等于8°30`,,,,,,,8.5

σ——螺纹法兰直径断面的弯曲应力（Mpa）,,,,,,,

σe——螺纹挤压应力（Mpa）,,,,,,,

σu——螺纹弯曲应力（Mpa）,,,,,,,

[σ]b——常温下螺栓材料的许用应力(Mpa),,,,,,,228

[σ]bt——设计温度下螺栓材料的许用应力(Mpa),,,,,,,199

[σ]ft——设计温度下法兰材料的许用应力(Mpa),,,,,,,230

[σ]pt——设计温度下管道或管接头材料的许用应力(Mpa),,,,,,,115

[σ]St——设计温度下螺纹材料的许用应力(Mpa)，取[σ]ft或[σ]pt二者小者,,,,,,,115

σs——常温下透镜垫材料的屈服强度(Mpa),,,,,,,345

[τ]t——设计温度下螺纹部分材料许用剪切应力（Mpa），对钢，[τ]t=50MPa,,,,,,,50

,,,,,,,,

,,透镜垫密封结构,,,,,

二、透镜垫几何尺寸的设计,,,,,,,

为了防止透镜垫在上紧时压坏，自a至b的垫圈截面积必须等于或大于法兰的螺栓总截面积,,,,,,,

,,透镜垫,,,,,

垫圈的外径计算,,,,,,,

,,,,,,,82.21009731

垫圈球面半径,,,,,,,

,,,,,,,103.7950562

透镜垫接触圆直径,,,,,,,

,,,,,,,65.66666667

透镜垫内侧厚度计算,,,,,,,

,,,,,,,15.34648615

三、螺栓设计载荷,,,,,,,

操作状态下需要的最小载荷计算,,,,,,,

,,,,,,,418480.3622

四、螺栓面积校核,,,,,,,

操作状态下需要的最小螺栓总截面积计算,,,,,,,

,,,,,,,2102.916393

实际使用的螺栓总面积Ab应不少于需要的螺栓总截面积Ap,,,,,,,合格

五、螺纹法兰计算,,,,,,,

螺纹法兰直径断面的弯曲应力计算,,,,,,,

,,,,,,,226.2664666

螺纹弯曲应力计算,,,,,,,

,,,,,,,35.44553911

螺纹部分剪切应力计算,,,,,,,

,,,,,,,35.44553911

螺纹挤压应力计算,,,,,,,

,,,,,,,80.50312475

六、应力校核,,,,,,,

法兰弯曲应力,,,,,,,

,,,,,,,合格

螺纹弯曲应力,,,,,,,

,,,,,,,合格

螺纹剪切应力,,,,,,,

,,,,,,,合格

螺纹挤压应力,,,,,,,

,,,,,,,合格

七、垫圈宽度的校核,,,,,,,

垫圈在预紧状态下受到最大螺栓载荷的作用时，可能因为压紧过度而失去密封性能，,,,,,,,

为