Cómo calcular el par de apriete de los pernos de brida y análisis de casos
La mayoría de las fallas en las conexiones atornilladas con bridas se deben a un montaje deficiente y a una aplicación incorrecta del par de torsión de los pernos. Por lo tanto, es muy importante asegurarse de que los pernos estén correctamente apretados para garantizar que las juntas no presenten fugas. Por lo general, puede consultar la tabla de torque de pernos de brida para consultar los datos correspondientes.
Ahora, TorStark le mostrará cómo calcular el par de apriete de los pernos de brida.
Fórmula de cálculo del par de torsión del perno de brida
El torque del perno es la fuerza de torsión o rotación aplicada para apretar la tuerca en un perno. Usando un calibrado llave dinamométrica (manual o hidráulica), el par del perno de la brida se puede medir durante el montaje de la brida. Este par crea una fuerza axial en el perno. Cuanto más par aplique, más estirará la tuerca el perno y aumentará la carga sobre la arandela.
Utilice la fórmula siguiente para calcular el par de apriete de los pernos para conjuntos de bridas.
Par aplicado, T= (k∙f∙d)/12 (unidades FPS)
T = Par (pies-libras)
K = factor de tuerca adimensional o factor de apriete
F = fuerza axial (lb)
D = Diámetro nominal del perno (pulgadas)
Par aplicado, T = (kdf)/1000
T = par (Nm)
f = carga del perno (N)
d = diámetro del perno (mm)
K = factor de tuerca adimensional o factor de apriete
Factor de tuerca en los cálculos de par de pernos de brida
El factor de tuerca o factor de apriete (k) es el coeficiente de fricción “corregido”. Es un coeficiente de correlación derivado empíricamente que incluye el efecto de la fricción. El factor tuerca depende de una variedad de factores, que incluyen:
Factores geométricos: forma o tipo de hilo
La fuerza de fricción entre la tuerca y la superficie de apoyo de la brida
Fricción entre roscas de tuercas y tornillos
Diámetro del perno
Material del perno
Temperatura de montaje, etc.
Debido a muchos factores, el torque aplicado entre dos sujetadores siempre varía entre 20-30%. Un pequeño cambio en el factor de tuerca/factor de apriete dará como resultado un gran cambio en la carga de la junta. Un factor de tuerca de 0,1 produce el doble de fuerza axial que un factor de tuerca de 0,2 para el mismo valor de par.
Caso de cálculo del par de apriete de los pernos de brida
Ahora tome como ejemplo la conexión de perno de brida ampliamente utilizada en la industria petroquímica.
En la construcción de ingeniería, para aumentar la seguridad de las conexiones atornilladas, es necesario aplicar una fuerza de apriete previo adecuada, y la aplicación de la fuerza de apriete previo se realiza mediante un determinado par de apriete. Si el par de apriete de los pernos de la brida es demasiado grande, la junta se dañará o incluso los pernos se torcerán y provocarán fugas. Si el par de apriete es demasiado pequeño, la fuerza de compresión residual de la junta después de la compresión no alcanzará la presión específica de sellado, lo que provocará fugas en la superficie de sellado.
El siguiente es un breve cálculo y análisis de la fuerza en las bridas de entrada y salida del enfriador de aire. Calcule el par de apriete requerido para cada perno de la brida antes de la construcción, a fin de evitar fugas de la superficie de sellado de la brida debido a un par de apriete demasiado pequeño durante la construcción y daños a las juntas y pernos causados por un par de apriete excesivo.
1. Cálculo del par de apriete de los pernos de brida
1.1 Datos conocidos
La presión de diseño del enfriador de aire p=15.0 MPa
La presión nominal de la brida es de 15,0 MPa
El diámetro nominal es DN250 mm
Temperatura de diseño 100°C
El material del perno es 35CrMoA
La especificación del perno es M36X3
Número de tornillos 16
Brida—Diagrama esquemático de conexión de junta de perno
1.2 Cálculo
(1) Determine el ancho de sellado básico de la junta b0
Para juntas anulares de metal,b0=w/8= 15. 88/8=1.985(mm).
(2) Determine el ancho de sellado efectivo de la junta b
cuando b0≤6,4 mm, b=b0
cuando b0>6,4 mm, b=2,53b01/2
b0=1. 985 mm≤6,4 mm en el texto
toma b=b0=1. 985mm
(3) Determine el diámetro DGRAMO del círculo central de la fuerza de presión de la junta
cuando b0≤6,4 mm, el valor de DGRAMO es el diámetro medio de la superficie de contacto de la junta; y cuando b0>6,4 mm, el valor de DGRAMO es igual al diámetro exterior de la superficie de contacto de la junta menos 2b. Desde b0 es igual a 1.985 mm≤6.4 mm, DGRAMO toma el diámetro medio de la superficie de contacto de la junta, que es de 323,85 mm.
(4) La fuerza axial total F del perno causada por la presión interna en el estado operativo
F=∏DGRAMO2p/ 4 = 1234,90 kN
(5) La fuerza mínima de presión de la junta Fpag necesario en el estado de funcionamiento
Fpag=2∏DGRAMObmp=393,61 kN
(6) La carga mínima total del perno Wpag requerido en el estado operativo
Wpag=F+Fpag =1628,51 kN
(7) La carga mínima total del perno Wa requerido bajo el estado de preapriete
Wa=∏DGRAMOpor=361,92 kN
(8) La carga total de diseño del perno en el estado de preapriete Wy
Wy=(Unmetro+Ab)×[σ]b/2
En el estado preapretado, el área total mínima de pernos requeridos es Aa=Wa/[σ]b=1587,37mm2
En el estado operativo, el área total mínima de pernos requerida es Apag=Wpag/[σ]bt=7905,39mm2
(9) Área total del perno Ametro
Porque unpag>Aa, Ametro= unpag=7 905,39 mm2
(10) Área real A de un solo perno
A=Π/4×(d1-PAG1/6)2=883,65mm2.
(11) Área total real del perno Ab
Ab=nA =14138,4 mm2, Porque unb>Ametro, Ab es lo que se busca.
(12) La carga de diseño total del perno es W
ancho = anchoy=(Unmetro+Ab)[σ]b/2=2513,00kN.
(13) Par de apriete T necesario para cada tornillo
T=kWdB10-3/n=735,05 N·m.
Al final
De los cálculos y casos anteriores, se puede ver que es muy importante conocer con precisión el par de apriete de los pernos de brida. Previene daños a juntas, pernos y fugas en las juntas. TorcStark tiene una amplia experiencia en el atornillado de bridas. Al mismo tiempo, nuestros ingenieros pueden brindarle soluciones razonables en cualquier momento. Ayudarlo a resolver los problemas de instalación y extracción de pernos en ingeniería.