伍德密封强度计算

伍德密封强度计算（参照GB150算例C.3）,,,,,

序号,项目,符号,数据来源或计算公式,数值,单位

一,设计数据,,,,

1,计算压力,pc,设计给定,18,MPa

2,设计温度,td,设计给定,250,℃

二,载荷计算,,,,

1,密封接触圆直径,Dc,设计给定,739,mm

2,密封面角度,α,设计给定,45,°

3,摩擦角,ρ,设计给定,4,°

4,比压力,y,石棉铜丝垫查GB150表9-2,15.2,MPa

5,密封环斜边长,c,设计给定,58.00,

6,线密封比压,q1,cy/2,440.8,N/mm

7,内压引起的总轴向力,F,πDc2pc/4,7720621.801,N

8,预紧压垫密封轴向分力,Fa,πDcq1sin(α+ρ)/cosρ,774242.0337,N

二,牵制环计算,,,,

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(1),结构尺寸,,,,

1,内径,D1,设计给定,220,mm

2,螺栓孔中心距,Db,设计给定,510,mm

3,aa截面直径,Da,设计给定,784,mm

4,外径,D3,设计给定,824,mm

5,厚度,δ,设计给定,65,mm

6,厚度,h,设计给定,55,mm

7,螺栓孔直径,dk,设计给定,27,mm

(2),应力计算,,,,

1,纵向截面弯曲应力,σm,3Fa(Da-Db)/[π(D3-D1-2dk)δ2],87.17827513,MPa

2,aa截面环向弯曲应力,σma,3Fa(Da-Db)/[πDah2],85.41934426,MPa

3,aa截面环向剪应力,τa,Fa/[πDah],5.715406246,MPa

4,aa截面环向当量应力,σoa,[σma2+3τa2]0.5,85.99105755,MPa

(3),应力校核,,,,

1,材料,,设计给定,16MnⅡ,

2,设计温度下的许用应力,[σ]t,查GB150(t=100),137,MPa

3,0.9[σ]t,,0.9[σ]t,123.3,MPa

4,判断1,,σm≤0.9[σ]t合格，否则不合格,合格,

5,判断2,,τoa≤0.9[σ]t合格，否则不合格,合格,

三,四合环计算,,,,

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(1),结构尺寸,,,,

1,aa截面直径,Da,设计给定,780,mm

2,拉紧螺栓孔直径,dk,设计给定,24,mm

3,拉紧螺栓数量,n,设计给定,8,

4,厚度,h1,设计给定,69,mm

(2),应力计算,,,,

1,aa截面环向剪应力,τa,（F+Fa)/[πDah1-πndk2/4],51.3664967,MPa

(3),应力校核,,,,

1,材料,,设计给定,16MnⅡ,

2,设计温度下的许用应力,[σ]t,查GB150(t=150),137,MPa

3,0.9[σ]t,,0.9[σ]t,123.3,MPa

4,判断,,τa≤0.9[σ]t合格，否则不合格,合格,

四,牵制螺栓计算,,,,

(1),结构尺寸,,,,

1,牵制螺栓直径,M,设计给定,24,mm

2,牵制螺栓数量,n,设计给定,16,

3,牵制螺栓最小直径,dmin,M-1.1P,21.8,mm

(2),螺栓面积校核,,,,

1,螺栓材质,,,35CrMoA,

2,许用应力,[σ]b,查GB150,206,MPa

3,螺栓总需要面积(取预紧状态),Am,Fa/[σ]b,3758.456474,mm2

4,实际采用螺栓总面积,A,nπdmin2/4,5972.041971,mm2

5,判断,,Am≥A合格，否则不合格,合格,

五,顶盖计算,,,,

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(1),结构尺寸,,,,

1,直径,D6,设计给定,698,mm

2,厚度,δ1,设计给定,200,mm

3,厚度,h2,设计给定,154,mm

4,距离,Zc,CAD图纸查得,100,mm

5,距离,l,设计给定,217.7888886,mm

6,惯性矩,Ic,CAD图纸查得,464390456.3,mm4

7,密封面长度,L,设计给定,29,mm

8,aa截面平均直径,D5,D6-h2/tgα,543.8773168,mm

(2),应力计算,,,,

1,纵向截面弯矩,M,((Dc-2/3Dc)*F+(Dc-Db)*Fa)/6.28,331074511.1,N·mm

2,纵向截面抗弯截面系数,Z,"Zc≥0.5δ:Ic/Zc,Zc＜0.5δ:Ic/(δ1-Zc)",4643904.563,mm3

3,纵向截面弯曲应力,σm,M/Z,71.29227282,MPa

4,aa截面弯曲应力,σma,6(F+Fa)L/(πD5l2sinα),25.81615889,MPa

5,aa截面剪应力,τa,(F+Fa)/(πD5lsinα),32.31306065,MPa

6,aa截面环向当量应力,σoa,[σma2+3τa2]0.5,61.63502028,MPa

(3),应力校核,,,,

1,材料,,设计给定,16MnⅢ,

2,设计温度下的许用应力,[σ]t,查GB150(t=250),137,MPa

3,0.7[σ]t,,0.7[σ]t,95.9,MPa

4,判断1,,σm≤0.7[σ]t合格，否则不合格,合格,

5,判断2,,σoa≤0.7[σ]t合格，否则不合格,合格,

六,端部计算,,,,

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(1),结构尺寸,,,,

1,端部外直径,Do,设计给定,1124,mm

2,bb截面处直径,D7,设计给定,880,mm

3,尺寸,h3,设计给定,48,mm

4,尺寸,l1,设计给定,115,mm

5,尺寸,l2,设计给定,128.5,mm

(2),应力计算,,,,

1,aa截面处厚度,S,(Do-D7)/2,122,mm

2,端部YY截面至直径D7距离,So,Do≤1.45:(Do-D7)/4;Do＞1.45:（Do-D7)(2Do+D7)/[6(Do+D7)],61,mm

3,力臂,H,S0+0.5h3,85,mm

4,端部YY中性面直径,Dn,D7+2So,1002,mm

5,端部aa截面拉应力,σa,4(F+Fa)/[π(Do2-D72)],22.13090743,MPa

6,端部F+Fa因起的弯矩,M,(F+Fa)H,722063426,N·mm

7,YY中性面单位长度弯矩,M1,M/(πDn),229497.5101,N·mm/mm

8,端部材料,,,20MnMoIV,

9,平均壁温下材料泊松比,μ,查GB150,0.3,

10,平均壁温下材料许用应力,[σ]t,查GB150(t=250),196,MPa

11,计算系数,β,[12（1-μ)/(Dn2S2)]0.25,0.003273769,

12,数值,,β*l1,0.37648349,mm

13,数值,M3/M1,根据β*l1查GB150图G11,0.8,

14,数值,M4/M1,根据β*l1查GB150图G11,0.19,

15,单位长度弯矩,M3,(M3/M1)M1,183598.0081,N·mm/mm

16,单位长度弯矩,M4,(M4/M1)M1,43604.52691,N·mm/mm

17,计算系数,C,l2/l1,1.117391304,

18,数值,10βMr/qr,根据β*l1和C查GB150图G12,-0.2,

19,密封反力引起的径向载荷,Qr,(F+Fa)/tg(α+ρ),7390940.997,N

20,YY中性面单位长度径向载荷,qr,Qr/(πDn),2349.104656,N/mm

21,计算弯矩,Mr,(10βMr/qr)*qr/(10β),-14351.06944,N·mm/mm

22,,Mr+M3,Mr+M3,169246.9386,N·mm/mm

23,,Mr-M4,Mr-M4,-57955.59635,N·mm/mm

24,最大单位长度弯矩,Mmax,"max{(Mr+M3),(Mr-M4)}",169246.9386,N·mm/mm

25,端部aa截面弯曲应力,σma,6Mmax/S2,68.22639288,MPa

26,aa截面环向当量应力,σoa,σa+σma,90.35730031,MPa

27,bb截面弯曲应力,σmb,3(F+Fa)h3/(πD7l12),33.47425445,MPa

28,bb截面剪应力,τb,(F+Fa)/(πD7l1),26.73291154,MPa

29,bb截面环向当量应力,σob,[σmb2+3τb2]0.5,57.13555276,MPa

(3),应力校核,,,,

1,材料,,设计给定,20MnMoⅢ,

2,设计温度下的许用应力,[σ]t,查GB150,196,MPa

3,0.9[σ]t,,0.9[σ]t,176.4,MPa

4,判断1,,σoa≤0.9[σ]t合格，否则不合格,合格,

5,判断2,,τob≤0.9[σ]t合格，否则不合格,合格,

七,密封环计算,,,,

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(1),结构尺寸,,,,

1,外直径,Do,设计给定,780,mm

2,宽度,a,设计给定,41,mm

3,高度,b,设计给定,60,mm

4,密封面长度,c,a/sinα,58.01,mm

5,计算面积,A1,π(Do-a)c,134600.27,mm2

6,计算面积,A2,π(Do-a)a,95138.86,mm2

7,计算面积,A3,πDoc,142067.94,mm2

(2),应力计算,,,,

1,法向反力,N1,(F+Fa)cosρ/sin(α+ρ),11232648.63,N

2,法向反力,N2,(F+Fa)[1-tanρ/tan(α+ρ)],7978301.755,N

3,法向反力,N3,(F+Fa)/tan(α+ρ),7390940.997,N

4,挤压应力,σ1,N1/A1,83.45190284,MPa

5,挤压应力,σ2,N2/A2,83.85954756,MPa

6,挤压应力,σ3,N3/A3,52.02398801,MPa

(3),应力校核,,,,

1,材料,,设计给定,石棉铜丝软垫片,

2,比压力,[σ]bt,设计给定,98,MPa

3,最大挤压应力,σmax,"max{σ1,σ2,σ3}",83.85954756,MPa

4,判断,,[σ]bt＞σmax合格，否则不合格,合格,

八,均压圈计算,,,,

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