H094-21 储振国-零部件设计(釜体法兰连接)

Hefei University 化工机械与设备化工机械与设备 过程考核之二过程考核之二 零部件机械设计零部件机械设计 题 目 釜体法兰连接结构的设计釜体法兰连接结构的设计 系 别 化学材料与工程系化学材料与工程系 班 级 09 化工 化工 4 姓 名 储振国储振国 学 号 0903024021 队 别 Team30 教 师 胡胡 科科 研研 日 期 2011 12 20 前言前言 法兰是一种盘状零件 在管道工程中最为常见 法兰都是成对使用的 在管道工程中 法兰主要用于管道的连接 在需要连接的管道 各种安装 一片法兰盘 低压管道可以使用丝接法兰 4 公斤以上压力的使用焊接法兰 两片法兰盘之间加上密封点 然后用螺栓紧固 不同压力的法兰有不同的厚度和使用不同的螺栓 水泵和阀门 在和管道连接时 这些器材设备的局部 也制成相对应的法 兰形状 也称为法兰连接 凡是在两个平面在周边使用螺栓连接同时封闭的连 接零件 一般都称为 法兰 如通风管道的连接 这一类零件可以称为 法兰 类零件 但是这种连接只是一个设备的局部 如法兰和水泵的连接 就不好把水泵 叫 法兰类零件 比较小型的如阀门等 可以叫 法兰类零件 目录目录 1 法兰的设计 3 2 密封面形式的选型 4 3 垫片的设计 4 4 螺栓 螺母和垫圈的尺寸规格 4 5 法兰 垫片 螺栓 螺母 垫圈的材料 5 釜体法兰联接结构的设计釜体法兰联接结构的设计 设计内容包括 法兰的设计 密封面形式的选型 垫片设计 螺栓和螺母 的设计 1 法兰的设计 法兰的设计 1 根据 1000mm 0 6 由参考文献附表 4 4 确定法兰的类DNPNMPa 型为甲型平焊法兰 标记 法兰 RF1000 0 6 JB T4701 2000 材料 20 锻 2 法兰的结构如下图 具体的结构尺寸见下表 法兰 mm螺栓 公称 直径 DN mm D1 D 2 D 3 D 4 D d规格数量 1000113010901055104510424823M2036 2 密封面形式的选型 密封面形式的选型 根据 0 6 1 6 介质温度 100 和介质的性质 由参PNMPaMPa 考文献知密封面形式为光滑面 3 垫片的设计 垫片的设计 由参考文献表 16 14 得垫片选用耐油橡胶石棉垫片 材料为耐油橡胶 石棉板 GB T539 结构及尺寸如下 mmD 0 mmdi mm 104510004 4 螺栓 螺母和垫圈的尺寸规格 螺栓 螺母和垫圈的尺寸规格 本设计选用六角头螺栓 A 级和 B 级 GB T5782 2000 型六角螺母 A 级 GB T6172 1 2000 平垫圈 100HV GB T95 2002 螺栓长度L的计算 螺栓的长度由法兰的厚度 垫片的厚度 S 螺母的厚度 H 垫圈厚度 h 螺栓伸出长度 5 03 0 d确定 其中 48mm S 4mm H 10mm h 1mm 螺栓伸出长度取 d3 0 0 3 23mm 螺栓的长度L为 dh3 02HS2L 233 012104482 120 9 mm 取L 120mm 螺栓标记 GB T5782 2000 M20 120 螺母标记 GB T6172 1 2000 M20 垫圈标记 GB T95 2002 24 100HV 5 法兰 垫片 螺栓 螺母 垫圈的材料 法兰 垫片 螺栓 螺母 垫圈的材料 根据甲型平焊法兰 工作温度t 100 的条件 由参考文献附录 8 法兰 垫片 螺栓 螺母材料匹配表进行选材 结果如下表所示 法兰 垫片 螺栓 螺母的材料 法 兰垫 片螺 栓螺 母垫 圈 20 锻 耐油橡胶 石棉 3520100HV 总结总结 标准设备法兰是在规定设计温度为 200 材料为 16MnR 或 16Mn 锻件 根 据不同形式的法兰 规定了垫片的型式 材质 尺寸和螺柱材料的基础上 按 照不同直径和不同压力 通过多种方案的比较计算和尺寸圆整得到的 由于标 准法兰是以 16MnR 或 16Mn 锻件来制定的 所以 如果法兰材料强度低于 16MnR 或使用温度高于 200 则其最大允许工作压力低于公称压力 反之 若法兰 材料强度高于 16MnR 或使用温度低于 200 则其最大允许工作压力便高于公 称压力 法兰的最大允许工作压力与公称压力孰高孰低 完全取决于法兰材料 和使用温度 在法兰连接中 法兰与壳体是焊在一起的 安装时 法兰与螺柱的温度相 同 而操作时 法兰随壳体温度有所升高 一般法兰的温升值往往大于螺柱的 温升值 于是法兰沿其厚度方向的热变形 即法兰增厚值 将大于螺柱的热伸 长量 由于法兰盘在沿其厚度方向的刚度远大于螺柱 所以在容器操作时 可 以认为螺柱根本限制不了法兰的增厚 反过来倒是法兰强迫螺柱在其热伸长之 外 还要产生一定量的弹性变形 螺柱上所受到的附加轴向拉力的大小除与材 料的弹性模量 E 泊松比 值有关外 还取决于螺柱与法兰工作时的温 差以及螺柱杆的粗细 螺柱的最危险截面在车螺纹处 采用 A 型螺柱其危险截 面上的附加热应力要比 B 型