Методика расчета усилий затяжки болтовых соединений фланцев часть I
Методика расчета усилий затяжки болтовых соединений фланцев часть I
Управление нагрузкой, прилагаемой к прокладке фланцевого соединения, является залогом надлежащей герметизации. Несмотря на то, что на качество соединения влияет множество факторов, контроль нагрузки является наиболее важным аспектом. Огромной проблемой является то, что нагрузка на прокладку не может быть измерена непосредственно в ходе установки.
Тем не менее, крутящий момент, прикладываемый к болту, можно измерить и контролировать. Именно такой метод контроля чаще всего используется на производстве. В данной статье рассматривается крутящий момент болта и основные соображения, касающиеся его преобразования в осевое усилие сжатия прокладки, необходимое для герметизации соединения фланцев воротниковых.
Крутящий момент, прилагаемый к болту или гайке, измеряется в различных величинах: ньютон-метр, ньютон-сантиметр, фунт-фут или фунт-дюйм. Контроль крутящего момента, прилагаемого в процессе сборки фланцевого соединения, осуществляется с помощью динамометрического ключа.
Крепежные болты, в свою очередь создают осевую нагрузку, преобразуя вращательное движение в поступательное. Болт действует как обычная пружина. Затягивание гайки влияет на болт, что, в свою очередь, увеличивает нагрузку на прокладку. Соотношение между крутящим моментом, осевой силой болта и нагрузкой прокладки может быть выражено упрощенной формулой.
Т=(k*f*d)/12
Где:
Т — крутящий момент в футах на фут
k — безразмерный коэффициент гайки
f — осевая сила в фунтах
d — номинальный диаметр болта в дюймах
Безразмерный коэффициент гайки «k» является модифицированным коэффициентом трения. Тем не менее, он отражает гораздо больше факторов, чем просто трение. В данном коэффициенте учитываются также другие потери, связанные с нагрузкой. Достаточно сказать, что гайка, имеющая коэффициент k = 0,1 будет производить в два раза большее усилие, чем гайка с коэффициентом k=0,2.
Небольшие изменения коэффициента гайки могут привести к значительной коррекции усилий нагрузки, прилагаемой к прокладке. Это показывает, как важно нанести достаточно смазки на болт и гайку, собирая фланцы воротниковые.
Как было сказано выше, болты действуют как пружины, стягивая фланцы между собой. Они должны быть достаточно растянуты, чтобы обеспечивать нагрузку на прокладку в момент, когда система находится под давлением, а также при перепадах температур во время повседневной эксплуатации.
Дополнительный запас нагрузки выше минимальной, создает необходимый запас прочности и обеспечивает гибкость болтового соединения, предотвращающую разгерметизацию в ходе колебаний возникающих в системе.