Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Výpočty přírubového spoje J.Lukavský, ČVUT Praha.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Výpočty přírubového spoje J.Lukavský, ČVUT Praha."— Transkript prezentace:

1

2 Výpočty přírubového spoje J.Lukavský, ČVUT Praha

3 Pevnostní výpočty dle norem: ASME – Code: z elastického stavu listy příruby jako mezikruhová deska krk a plášť jako válcová skořepina

4 ASME – Code výpočet: deformace a natočení krku se přepočítávají korekčním součinitelem c K na kužel, kde max.napětí leží na libovolném místě krku a proto je nutno použít podobný součinitel f, který je funkcí obou parametrů jako u c K a pomocí grafů zkontrolovat potřebné rozměry příruby

5 Výpočet dle ČSN nebo DIN: výpočet se provádí z elastoplastického stavu (obr.) s tím, že v místě maximálního napětí (v krku) vznikne plastický kloub; tím není ale vyčerpána únosnost příruby – mezní stav nastane teprve tehdy, když do plastického stavu přejde celá část příruby pod plastickým kloubem

6 Představa o plastickém kloubu:

7 vysvětlení obrázku: mezní moment M K je dán součtem momentu v plastickém kloubu M Kpk a momentu v listu M Kl, tedy kde a kde plastický moment odporu

8 tloušťka listu dle ČSN: zatěžovací moment M Z daný součinem síly ve šroubu F Š a ramenem k těsnicímu průměru D T lze srovnat s plastickým momentem M K pomocí bezpečnosti x ……………M Z = M K /x ; tloušťka listu je pak:

9 Těsnostní výpočty přírubových spojů: 1) trojúhelníkový diagram předepjatého spoje 2) těsnostní výpočet dle DIN /90 3) expertní programy výrobců 4) expertní program ČVUT zahrnující vlivy utahovacích postupů 5) kombinovaný těsnostně-pevnostní výpočet dle ČSN EN 1591 – 1 a ENV

10 1) Diagram předepjatého spoje vychází ze vztahu mezi deformací tažených a tlačených částí a silami ve šroubech, v těsnění a od tlaku – existuje vztah mezi nimi:prodloužení  l Š konstanta tuhosti c Š je úměrná úhlu  podobně stlačení těsnění  s T

11 grafické řešení diagramu:

12 vztahy u předepjatého spoje: platí-li, že síla od tlaku F p pak síla ve šroubech v provozu a za předpokladu, že  l je menší než  s T, pak a

13 síly ve šroubech a v těsnění: ŠROUBY: růst síly ve šroubech: síla ve šroubech: TĚSNĚNÍ: pokles těsnicí síly: těsnicí síla v provozu:

14 podmínka pro poměr sil F p :  F Š : tento poměr sil by měl být v rozmezí 3 až 4násobku: protože provozní síla ve šroubech při dané síle F T nezávisí na poměru tuhostí C Š : C T, musí být síla při montáži závislá na tomto poměru, viz

15 podmínka pro mezní provozní sílu F p : musí platit podmínky: F p 0 mezní síla: F p(mezní) = F Š0. (C Š + C T ) / C Š a současně: F p(mezní) = F p.(m+ C T /(C Š + C T ).(C Š + +C T )/C Š poměr F p(mezní) : F p = 1 + m.(C Š + C T ) / C Š určuje přetížitelnost spoje a součinitel m

16 čím lze ovlivnit tahovou tuhost šroubů C Š ? tahovou tuhost ovlivňuje: 1) volba materiálu šroubů – E Š (modul pružnosti) 2) průřez šroubu S Š – tuhý nebo pružný šroub 3) délka šroubu l – délka šroubu, nástavce, pružiny

17 změna průřezu šroubů: tuhý šroub: D 1  2.d 2 ; d 1  d 2 pružný šroub: D 1  3.d 2 ; d 1   0,8.d 2 touto volbou se podařilo snížit tuhost cca 4x

18 prodloužení délky, trubkové nástavce: celkové prodloužení  l a poměrné prodloužení  redukovaný součinitel tuhosti:

19 prodloužení šroubu – pokračování: lze přičíst vliv teplotních deformací: teplotní deformace systému pro: poměrné prodloužení od teploty: rovnice 1 celková deformace od síly F: rovnice 2

20 prodloužení šroubu – pokračování: porovnáním rovnic 1 a 2 bude síla F:

21 vliv pružných prvků (pružin): pružiny mohou být tažné nebo tlačné deformace od pružin: y 1 = poměrná def.pružiny při zatížení 1 silou; celková deformace

22 výhody pružných prvků: a) snížení potřebné síly pro předpětí (montáž) b) u cyklického zatížení snížení amplitudy síly roztahující šrouby, c) snížení relaxace síly při postupném utahování šroubů

23 Návrh na snížení max, a min. těsnicích sil při utahování šroubů (při montáži)

24 Těsnostní výpočet dle DIN /90: Výpočet min.a max.těsnicích sil: MONTÁŽ: min.síla: max.síla: PROVOZ: min.síla: max.síla: s bezpečností S t = 1,2

25 Síly a rozměry dle DIN 2505:

26 Srovnání těsnicí síly se silou ve šroubech: MONTÁŽ: pro měkké těsnění F * Tmmin lze vypočítat z: PROVOZ, ZKOUŠKA: s F EM, F EP, M EM, M EP se silami a momenty os vnějších sil při montáži a v provozu c y = 1 pro kovová těsnění, c y = 1 pro měkká těsnění s možností dotažení v provozu, c y = 1,2 dtto bez možnosti dotažení v provozu

27 Těsnicí síly při najíždění a sjíždění: Najíždění na provozní parametry: Sjetí z provozních parametrů: přičemž musí platit pro kovová těsnění: pro měkká těsnění:

28 Výpočet zatěžovacího momentu: ramena: zatěžovací moment pro montáž: zatěžovací moment pro provoz:

29 Expertní programy: firemní: Frenzelit, Klinger, Kempchen školní: ČVUT Praha

30 Expertní program FRENZELIT RIHA, a.s. Jenečská Hostouń u Prahy

31 1.krok úprav programu nastavení seznamu úkonů na DIN nebo ANSI normalizované příruby

32 2.krok: výběr těsnění dle media výběr media podle skupiny látek 0 až 7 stanovení rozsahu teplot, tlaku výběr úpravy těsnicích ploch z přehledu navrhovaných těsnění lze vybrat vhodné řešení a ověřit si ho na grafu se znázorněnou oblastí zadání

33 3.krok: výběr příruby a šroubů a) výběr příruby dle PN zadání DN (rozměry těsnění, jeho tloušťka a plocha b) typ šroubu rozměr pro normalizovanou přírubu a jejich počet c) součinitel tření v závitu a dosedacích plochách matky a příruby součinitel k dle VDI 2230, mez kluzu a max.síla ve šroubech

34 4.krok:hodnocení sil a utahovacích podmínek 1) podle využití meze kluzu 2) podle velikosti utahovacího tlaku 3) podle velikosti utahovacího momentu

35 Zadání příkladu Vstupní údaje: pára s teplotami od 200 do 250° C tlak 27 bar úprava těsnicích ploch: pero – drážka dle DIN 2512 vybrané těsnění: Novatec Premium

36 Řešení příkladu: Příruby: PN 40, DN 200, d te = 259 mm, d ti = 239 mm, s t = 2 mm Šrouby: normální stoupání, M 27 x 3, počet 12, jakost 6.8 Součinitel tření 0,14, součinitel k=0,19 mez kluzu  K = 480 MPa, F šmax =161,25 kN

37 Vyhodnocení dle využití meze kluzu: při 50%ním využití meze kluzu-zadáno F Š = 89,58 kN p u = 137,42 MPa M u = 460 N.m p ue = 121,93 MPa – účinný utahovací tlak

38 Vyhodnocení dle utahovacího tlaku p u = 90 MPa zadáno F Š = 58,67 kN M u = 301 N.m %  K = 33% p ue = 74,52 MPa

39 Vyhodnocení dle utahovacího momentu M u = 400 N.m zadáno F Š = 77,97 kN p u = 119,61 MPa %  K = 44% p ue = 104,12 MPa

40 Prezentace expertního programu firmy KLINGER David RUML Firma Ruml s.r.o. Praha 4

41 1.okno = DRUH PŘÍRUBY 1.1 příruba dle DIN 1.2 příruba dle ANSI 1.3 příruba definovaná uživatelem Vyhledá se a) norma příruby pro PN b) světlost příruby DN

42 2.okno = ROZMĚRY TĚSNĚNÍ 2.1 geometrie těsnění (pro 1.1 a 1.2 nejsou tyto údaje viditelné, pro 1.3 se objeví volba pro těsnění: kruhové, kruhové s otvory pro šrouby nebo totéž pro oválné, čtyřhranné nebo komplexní tvar) 2.2 druh zatížení (pouze pro oválné těsnění – utahovací tlak se vlivem vnitřního tlaku sníží nebo zvýší) 2.3 tloušťka těsnění (předvolba 2 mm, ostatní rozměry se volí) 2.4 obrázek těsnění – s hlavními kótami s nestlačenými nebo _______ stlačenými rozměry

43 3.okno = ŠROUBY 3.1 Druh šroubů: DIN – tuhý šroub, DIN – pružný šroub, UNC – palcový závit, jemný závit 3.2 Charakteristika šroubů: počet – lze volit nebo změnit navrhovaný počet, velikost – lze volit, součinitel tření – základní je 0,14, jinak se volí jakost – lze volit

44 4.okno = MEDIUM – TĚSNĚNÁ LÁTKA 4.1 medium: německý název – volí se koncentrace: nastavená 100% - lze volit teplota ve °C – volí se tlak v bar – volí se 4.2 skupenství : plynné, kapalné nebo pevné – volí se 4.3 nastavení požadovaných netěsností: dle DIN v mg/s.m třídy těsnosti L 0,01, L 0,1 a L 1,0 – volí se dle DIN 3535 v ml/min

45 5.okno = MATERIÁL TĚSNĚNÍ 5.1 volba materiálu – automaticky nebo se volí název materiálu Po volbě všech vstupních údajů se objeví buď 2 usmívající se zelené hlavičky – pak je volba správná, nebo žlutá pro použití s omezením nebo červená s nedoporučením použití

46 Přehled zadaných a vypočtených údajů 1. Šrouby 2. Síly ve šroubech 3. Těsnění 4. Utahovací tlaky 5. Provozní údaje 6. Hodnoty netěsností 7. DIN – netěsnosti + 4 tlačítka dokončovacích úvah

47 Šrouby a síly ve šroubech 1. Šrouby: počet šroubů jakost šroubů velikost šroubů součinitel tření utahovací moment 2. Síly ve šroubech maximální síla ve šroubu využití meze kluzu šroubu v % při utahování celková síla ve šroubech

48 Těsnění a utahovací tlaky 4. Materiál těsnění materiál – označení tloušťka těsnění velikost stlačené plochy v mm 2 velikost uzavřené plochy v mm 2 5. Utahovací tlaky  B0 – max.provozní  VU - min.montážní  Emin – min. ekonomický  BU – min. provozní  p – odlehčení od tlaku  Eff – účinný  V0 – max. montážní

49 Provozní podmínky a netěsnosti 5. Provozní podmínky teplota ve °C tlak v bar skupenství koncentrace medium – těsněná látka 6. Netěsnosti 20 – při teplotě okolí T – při výpočtové teplotě

50 DIN – netěsnosti a tlačítka 7. DIN – netěsnosti dle DIN třída těsnosti L 0,01, L 0,1, L 1,0 dle DIN 3535 TLAČÍTKA: 1 – ruka – INFO 2 – příruba – možná změna zadání 3 – rozměry 4 – ocenění dle funkce, ceny a manipulační schopnosti

51 Výpočet těsnosti podle ČVUT s vysvětlivkami a tabulkami

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61 Oblast využití šroubů pro příruby

62 Průběh meze kluzu s teplotou u žárupevných ocelí

63 Příklad pro rozmezí sil ve šroubech při teplotě okolí a 300° C

64 Příklad pro rozmezí sil ve šroubech a v těsnění

65 Tabulka materiálů pro příruby dle ČSN EN

66 Tabulka materiálů pro příruby dle ASTM podle ČSN EN

67 Příklad přepočtu dovoleného vnitřního přetlaku s teplotou pro příslušná PN

68 Příklad řešení vhodnosti materiálů šroubů a těsnění za daných podmínek

69 Postup pevnostního a těsnostního výpočtu přírub dle ČSN EN ) výpočet účinných rozměrů přírub, parametry šroubů a těsnění, stanovení min.těsnicí síly (30% meze kluzu); iterace účinné geometrie těsnění a těsnicí síly 2) stanovení min. požadovaných těsnicích sil pro montážní a následné stavy 3) ohled na rozptyl sil ve šroubech při montáži 4) vnitřní síly v následných stavech 5) kontrola dovolených zatížení šroubů, těsnění a přírub


Stáhnout ppt "Výpočty přírubového spoje J.Lukavský, ČVUT Praha."

Podobné prezentace


Reklamy Google