Блог

Большинство отказов фланцевых болтовых соединений происходит из-за плохой сборки и неправильного приложения момента затяжки болтов. Поэтому очень важно следить за тем, чтобы болты были затянуты должным образом, чтобы обеспечить отсутствие утечек в соединениях. Обычно вы можете обратиться к таблице моментов затяжки фланцевых болтов, чтобы запросить соответствующие данные.

Теперь TorStark покажет вам, как рассчитать момент затяжки фланцевых болтов.

Формула расчета момента затяжки фланцевых болтов

Крутящий момент болта — это сила кручения или вращения, приложенная для затягивания гайки на болте. Использование калиброванного динамометрический ключ (ручной или гидравлический), крутящий момент фланцевых болтов можно измерить во время сборки фланца. Этот крутящий момент создает осевую силу в болте. Чем больший крутящий момент вы прикладываете, тем больше гайка растягивает болт и увеличивается нагрузка на шайбу.

Используйте приведенную ниже формулу для расчета момента затяжки болтов для фланцевых сборок.

Приложенный крутящий момент, T= (k∙f∙d)/12 (единицы FPS)

T = крутящий момент (фут-фунт)
K = безразмерный коэффициент гайки или коэффициент затяжки
F = осевая сила (фунты)
D = номинальный диаметр болта (дюймы)

Приложенный крутящий момент, T = (kdf)/1000

T = крутящий момент (Нм)
f = нагрузка на болт (Н)
d = диаметр болта (мм)
K = безразмерный коэффициент гайки или коэффициент затяжки

Фактор гайки при расчете момента затяжки фланцевых болтов

Коэффициент гайки или коэффициент затяжки (k) — это «скорректированный» коэффициент трения. Это эмпирически полученный коэффициент корреляции, включающий влияние трения. Фактор ореха зависит от множества факторов, в том числе:

Геометрические факторы — форма или тип резьбы
Сила трения между гайкой и опорной поверхностью фланца
Трение между резьбой гайки и болта
Диаметр болта
Материал болта
Температура сборки и т.д.

В силу многих факторов крутящий момент между двумя крепежными элементами всегда колеблется в пределах 20-30%. Небольшое изменение коэффициента гайки/коэффициента затяжки приведет к значительному изменению нагрузки на прокладку. Коэффициент гайки 0,1 создает в два раза большую осевую силу, чем коэффициент гайки 0,2 при том же значении крутящего момента.

Случай расчета момента затяжки фланцевых болтов

Теперь возьмем в качестве примера фланцевое болтовое соединение, широко используемое в нефтехимической промышленности.

В инженерном строительстве для повышения надежности болтовых соединений необходимо применять соответствующее усилие предварительной затяжки, а приложение усилия предварительной затяжки реализуется определенным моментом затяжки. Если момент затяжки фланцевых болтов слишком велик, прокладка будет повреждена или даже болты будут выкручены, что вызовет утечку. Если момент затяжки слишком мал, остаточная сила сжатия прокладки после сжатия не достигнет удельного давления уплотнения, что приведет к протечке поверхности уплотнения.

Ниже приводится краткий расчет и анализ усилия на входном и выходном фланцах воздухоохладителя. Рассчитайте момент затяжки, необходимый для каждого болта фланца перед строительством, чтобы избежать утечки уплотняющей поверхности фланца из-за слишком малого момента затяжки во время строительства и повреждения прокладок и болтов, вызванных чрезмерным моментом затяжки.

1. Расчет момента затяжки фланцевых болтов

1.1 Известные данные

Расчетное давление воздухоохладителя p=15,0 МПа
Номинальное давление фланца составляет 15,0 МПа.
Номинальный диаметр DN250 мм.
Расчетная температура 100°C
Материал болта 35CrMoA.
Спецификация болта M36X3
Количество болтов 16

Фланец — схема соединения болтовой прокладки

1.2 Расчет

(1) Определить основную ширину уплотнения прокладки b0

Для металлических кольцевых прокладок,b₀= ш / 8 = 15,88/8 = 1,985 (мм).

(2) Определите эффективную ширину уплотнения прокладки b

Когда б₀≤6,4 мм, b=b₀

когда б₀>6,4 мм, б=2,53б₀^1/2

б₀=1. 985 мм≤6,4 мм в тексте

взять б=б₀=1. 985 мм

(3) Определите диаметр D_г центральной окружности усилия прижима прокладки

Когда б₀≤6,4 мм, значение D_г – средний диаметр контактной поверхности прокладки; и когда б₀>6,4 мм, значение D_г равен наружному диаметру контактной поверхности прокладки минус 2b. Так как б₀ равен 1,985 мм≤6,4 мм, D_г принимает средний диаметр контактной поверхности прокладки, который составляет 323,85 мм.

(4) Суммарная осевая сила F болта, вызванная внутренним давлением в рабочем состоянии.

F=∏D_г²р/ 4 =1234,90 кН

(5) Минимальное усилие прижима прокладки F_п необходимо в рабочем состоянии

Ф_п=2∏D_гbmp=393,61 кН

(6) Минимальная общая нагрузка на болт W_п требуется в рабочем состоянии

Вт_п=Ф+Ф_п =1628,51 кН

(7) Минимальная общая нагрузка на болт W_а требуется в состоянии предварительной затяжки

Вт_а=∏D_гпо=361,92 кН

(8) Общая расчетная нагрузка болта в состоянии предварительной затяжки W_у

Вт_у=(А_м+А_б)×[σ]_б/2

В предварительно затянутом состоянии минимальная необходимая общая площадь болтов составляет A_а= Вт_а/[σ]_б=1587,37 мм²

В рабочем состоянии минимальная необходимая общая площадь болтов составляет A_п= Вт_п/[σ]_б^т=7905,39 мм²

(9) Общая площадь болта A_м

Потому что А_п>А_а, А_м= А_п=7 905,39 мм²

(10) Фактическая площадь A одного болта

А=П/4×(д₁-П₁/6)²=883,65 мм².

(11) Фактическая общая площадь болта A_б

А_б=нА =14138,4 мм², потому что А_б>А_м, А_б это то, что ищется.

(12) Общая расчетная нагрузка на болт составляет Вт.

Вт = Вт_у=(А_м+А_б)[σ]_б/2=2513,00 кН.

(13) Момент затяжки T, необходимый для каждого болта

Т=кВтд_Б10^-3/n=735,05 Н·м.

В конце

Из приведенных выше расчетов и случаев видно, что очень важно точно знать момент затяжки фланцевых болтов. Предотвращает повреждение прокладок, болтов и протечек в соединениях. TorcStark имеет большой опыт болтового соединения фланцев. В то же время наши инженеры могут предоставить вам разумные решения в любое время. Помочь вам решить проблемы установки и удаления болтов в технике.