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压力容器的密封螺栓之残余预紧力的选择

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发表于 2016-6-9 23:39:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
我先说一下我的情况:2个45#钢大板,各掏出一部分型腔,然后在结合面铺上O型圈,然后再用螺栓锁紧,型腔里再注入液压油,5Mpa) [5 i3 g! J: R4 Q

' u5 k3 g+ ?* ^1 a# d6 l0 Q6 J1 g( K4 F- N. `
我在网上找到的资料:. C2 k5 G0 O/ h' L6 Z2 d
为了保证连接的紧密性,以防止受载后结合面产生缝隙,应使残余预紧力的值>0! G* x6 t) x3 B1 S/ `
而对于不同工况,选择的残余预紧力的值有所不同。/ w. y$ c' C/ C/ k; g. y8 j
按下图来选择
% G5 C( u+ }6 E, Q. U
/ z; E) V0 G( u. L% v6 a
! ]3 D/ E7 u! W; l% |, Q那么我的问题是9 a8 W' z. v. ~
1. 图片上所讲的压力容器的紧密联接是不是也是用了类似于O型圈的密封元件,还是纯机械的刚性密封?
8 ?) _5 y8 m9 F/ X& o0 K% \" p2. 因为我的案子是用了O型圈,在理想状态下,只要2块大板的间隙保持不变,O型圈处就不会产生斜漏,那么此时残余预紧力的值就可能是=0,但那是完全理想的状态,我知道是不可能的。但可不可以,我的那个工况下取值0.5F左右呢?  (否则的话,按1.5F来取值的话,我的螺栓太巨大了。)
5 N3 }7 @; o2 T# ~1 W  \- t* }3 Y; U- j, B% @4 y4 @

# E# r1 [. g8 g2 L, \' D8 ~) d8 z1 G$ b
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发表于 2016-6-10 00:54:57 | 显示全部楼层
你可能没有理解“受载后结合面产生缝隙”的意思。你的型腔里一旦有了压力,就会有将那两块大板分开的趋势。之所以没有分开,是因为有螺栓拉力的存在。试想,没有型腔压力时,螺栓拉力的反作用力在哪里?当然在两块大板之间。现在有了型腔压力,通过两块大板,将螺栓拉长,直到螺栓与螺母工作面之间的距离大于两块板的厚度和,两块大板之间的作用力——也就是那个残余预紧力,就逐渐减小并最终消失,大板就分离了。如果,两块大板内有轴、套结构,O型圈用在圆周上,大板的分离使轴、套发生轴向移动,并不改变O型圈密封结构,对密封效果没有不可忽视的影响(假定套的刚性足够大,没有被内部的压力撑大到影响密封,大多数情况下,这个假定可以被接受。)。但似乎你把O型圈用在了端面上,压力使两块大板分离到一定量时,O型圈的工作条件不再满足要求,泄露必然发生。对这个问题的讨论是在弹性范畴内进行的,而你似乎假定你的大板和螺栓都是理想的刚性体,而且两个大板都不存在由于材料和工艺因素造成的平面度误差,所以你首先排除了实际上必然发生的问题,当然得出的结论也就没有了问题。
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发表于 2016-6-10 01:02:15 | 显示全部楼层
对于径向O圈的密封,即使有轻微的缝隙变化对密封的影响也不大。对于断面密封来说,则必须保证这个密封面的相对静止。
5 q7 P# L! _$ }- o至于预紧多少,则要平衡螺栓的伸长量和箱体受压缩时的压缩量,保证工作状态下箱体在最大工作张力状态时仍保持一定的压缩量,最小不得低于0压缩量。已此保证密封面的稳定。因此来说,就你的情况,如果是端面密封,不可能说残余预紧为0。那样的设计没有安全量,如果遇到松弛,松脱等现象,可能出大事故。
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发表于 2016-6-10 01:04:22 | 显示全部楼层
oldpipe 发表于 2016-6-10 00:54
3 Y% E2 r/ j9 W& ^; `3 w你可能没有理解“受载后结合面产生缝隙”的意思。你的型腔里一旦有了压力,就会有将那两块大板分开的趋势。 ...

( \7 w- Y3 u( C3 J+ h5 [至于F”的取值,没有充分理由的话,还是应该尊重资料上推荐的算法或数值。这个F”应该是N多个螺栓的合力,5MPa并不是个特别巨大的压力,如果你的型腔有个特别巨大的面积,也应该会有足够的边长,放得下N多个大小适当的螺栓。1 G( l7 |# G6 I" K+ M: L6 Q4 f
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发表于 2016-6-10 07:21:24 | 显示全部楼层
我这边仪器耐压差50Mpa,通常采用嵌入式,螺纹和O型圈密封。如果零件不是很巨大可以采用,螺纹+o型圈密封方式,o
1 [9 H7 X& x) W. k% |5 L5 z型圈2到3个最好,个人意见
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发表于 2016-6-10 07:41:08 | 显示全部楼层
学习到了
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 楼主| 发表于 2016-6-10 12:00:54 | 显示全部楼层
伯努利111 发表于 2016-6-10 07:21
& Y" V2 m: V5 K% ^我这边仪器耐压差50Mpa,通常采用嵌入式,螺纹和O型圈密封。如果零件不是很巨大可以采用,螺纹+o型圈密封 ...

$ B1 _  @/ r" B2 d5 I4 Z你们的螺纹预紧之后,计算的残余预紧力是选值1.5~1.8F吗?' t% e4 B! E9 O- Y" T; ]+ ?" J
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 楼主| 发表于 2016-6-10 12:15:51 | 显示全部楼层
zerowing 发表于 2016-6-10 01:02" `4 a7 z( A6 N2 J% h! e, g% a7 r
对于径向O圈的密封,即使有轻微的缝隙变化对密封的影响也不大。对于断面密封来说,则必须保证这个密封面的 ...

; I( f- z; b& `1 t我说的残余预紧力为0,那是极端理想的情况。, I2 c. ]1 O# j. ~0 u/ p

8 I1 g/ K+ m, n( |那么稍微放松一下,取值0.5F是否可以。
; v0 I- V, [6 h6 P" r
3 P3 ]) h  ~( X5 c6 T  v因为我这个F值也很大的。
% M  d& M$ R: m: j) `' e$ O

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还是感谢了  发表于 2016-6-10 21:57
算了,当我没说。你都没看懂我说什么还0.5F,有意义吗?  发表于 2016-6-10 14:02
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 楼主| 发表于 2016-6-10 12:27:18 | 显示全部楼层
oldpipe 发表于 2016-6-10 01:045 F+ }3 Z7 [! N+ O2 L
至于F”的取值,没有充分理由的话,还是应该尊重资料上推荐的算法或数值。这个F”应该是N多个螺栓的合力 ...

2 f& j! _8 U) y3 w3 ^目前的计算过程是这样的
* i; H+ Y$ n3 H4 P/ s# b# O0. 假定螺栓数量,螺栓规格,螺栓强度等级% w  Q" B* R3 l9 i4 n& W& q
1. 计算出工作力% c. B7 K: ?, F; u/ e$ Q
2. 选择残余预紧力=1.5倍的工作力
/ c! p, l4 y$ J: z1 d3. 计算总力=工作力+残余预紧力
. [+ n$ V, v! |* g6 ^& J1 S4. 选择许用应用安全系数S=1.5
' `) A: m8 ^6 p2 i! Y5. 计算出螺栓小径,满足假设要求。9 q  R$ A# T$ {
6. 计算预紧力=总力-刚性系数*工作力,刚性系数=0.2
& `3 `4 \& N" H# S; c# k/ _* v/ X' ]& j" F3 j# G+ F9 m: O% j

8 g: }* I8 z: D我最后算出来的是M36,10.9级,预紧力将近30吨力,我该用什么办法来达到啊?普通的扭力扳手能实现吗?
4 k; O7 P6 T) B: d0 v
2 Y) t1 z* {9 Z3 z0 W- L

点评

M36的可以扭矩扳手或者液压扳手,有钱的直接上螺栓拉伸器  发表于 2016-6-14 11:16
大螺栓自有大扳手。有加长手动的,也有液压动力的。总不会有了螺栓找不到扳手的。  发表于 2016-6-10 23:12
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发表于 2016-6-10 14:36:36 | 显示全部楼层
very0717 发表于 2016-6-10 12:004 X1 z3 R0 I9 |* a
你们的螺纹预紧之后,计算的残余预紧力是选值1.5~1.8F吗?

# c3 r; H6 H7 Z  \9 u* G5 B我们是螺纹组合,根据公式校核强度,楼主压差这么小,应该不是问题,你o型圈尽量不要放在接合面,密封效果不好
& ~' H1 g+ o5 `4 v( A
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