平盖厚度计算的问题
对于平盖的计算,GB150.3,给出了下面的公式。对于螺栓连接的法兰盖的计算厚度是指哪个部分呢?需不需要扣除槽的深度,需不需要扣除法兰凸肩高度?
先说结论:一般来说螺栓连接的法兰盖的厚度是指法兰盖中间的最厚的部分,不需要扣除槽深和法兰凸肩高度。
原因有如下几点:
1.平盖的计算公式由筒体的有效厚度和计算厚度比值,筒体的计算厚度和半径两者来确定对平盖的边界条件。有效厚度/计算厚度越大,说明筒体提供的支撑越强,越倾向于固支,系数就越小。反之则倾向于简支,系数就越大。
理论上简支的K=0.31,最大应力在中心,固支K=0.188,最大应力在边缘。一般来说K在这两者之间。由于平盖的有倒角,使得平盖直径实际的直径D为Dc-2r.所以并不一定在0.188~0.31之间。
对于带螺栓平盖接近于简支最大弯曲应力在中心,其厚应为其中心厚度。
2.在GB150.3-2011 C.2.6中,也有平盖的计算,其中δp的厚度指向了中间的厚度,并不是h的厚度。
3.GB 150 和ASME规范体系上是相同的,在平盖设计上小有区别只是系数1.78和1.9的区别。根据理论分析,ASME 对6/π取为1.9,而GB 150调整为1.78而已。下图是ASME VIII I卷的平盖公式。
t的厚度从图示也是指向了法兰盖中部。
4. 从下图的ASME VIII II可以看到,对于平盖的厚度t,是指中心的厚度。但是在垫片槽出的to厚度也要满足一定的要求。此处to的厚度一般比较小,所以槽的深度一般不会很大,所以影响一般可以忽略不计。这也是为什么GB150和八一卷把没有把槽深列入计算。
(4.6.2~4.6.4)的公式,其中(4.6.3)表示在操作状态,系由压力和操作状态的螺栓力矩二者引起平盖上的弯曲应力所得;式(4.6.4)表示在预紧状态,系预紧状态的螺栓力矩引起平盖上的弯曲应力所得,此时并无压力作用。
对比4.6.3和Table4.6.1,可以知道,槽处的厚度永远小于中间的厚度。中间厚度多了一项CP/SE。
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