Фланцевые стяжные соединения

(60)

Фланцевые стяжные соединения.

В соединениях с низкими, отнесенными от стенок фланцами (бортовые фланцы) величина λ12 определяется соотношением между сечением болта и сечением фланца, воспринимающим нагрузку, и не зависит от диаметра, числа и расположения болтов (за исключением случая очень малого шага расположения болтов).

Как показывает опыт, сила затяжки распространяется в теле фланца на конический объем с верхним диаметром, равным диаметру D гайки или подкладной шайбы (рис. 467, а), и с центральным углом α, который колеблется в пределах 20—60°, повышаясь с увеличением силы затяжки, жесткости материала фланца (высокие значения Е2) и уменьшаясь с увеличением высоты фланца, как, например, в асимметричных фланцах (рис. 467, б).

Распределение сил затяжки в теле фланца

Средний диаметр конуса (сечение АА) D2 = D + h·tg α/2.

Средняя площадь конуса

Средняя площадь конуса

Отношение

flancevye stjajn soed 3

При обычном значении D/d = 2

flancevye stjajn soed 4

Фактор жесткости соединения

Фактор жесткости соединения

показан на рис. 468 в функции h/d для среднего значения α = 30° и E1/E2 = 1 (сталь–сталь; Ti–Ti); 1,75 (сталь–Ti; Ti–AI); 2,8 (сталь–Al; сталь–чугун; Ti–Mg); 4,65 (сталь–Mg).

flancevye stjajn soed 6

Для улучшения работы стыка (повышение r2) в соединениях с малыми E1/E2 целесообразно применять низкие фланцы или повышать фактор λ12 увеличением упругости фланца.

В соединениях с Е12 = 2,8—4,65 (легкие сплавы) фактор λ12 имеет более благоприятную, а для Е12 = 4,65 (магниевые сплавы) даже избыточную величину (λ12 > 1).

Способы регулирования величины λ12 показаны на рис. 469.

Способы регулирования величины λ1/λ2

Снизить λ12 можно увеличением упругости болта путем уменьшения диаметра стержня 1 или установки упругих элементов 2, а также увеличением диаметра несущего объема введением жестких подкладных шайб 3 с большим опорным диаметром. Повысить λ12 можно уменьшением высоты фланца 4, установкой на стыке упругих прокладок 5 или введением выборок 6 во фланце.

Способы повышения упругости болтов и корпусов применяют для увеличения релаксационной стойкости фланцевых соединений.

В соединениях с болтами, заключенными в колонки (рис. 470), фактор λ12 не зависит от высоты колонок, так как сила затяжки воспринимается цилиндрическим объемом колонки с площадью

flancevye stjajn soed 8

где DК — диаметр колонки. Фактор λ12 равен

flancevye stjajn soed 9

При обычном значении DК/d = 2,5 λ12 ≈ 0,2Е12 и для Е12 = 1; 1,75; 2,8; 4,65 λ12 равен соответственно 0,2; 0,35; 0,56; 0,93.

Фланцы с колонками