Нагрузки на болты во фланцевых соединениях

23.03.2018

Герметизация фланцевых соединений напрямую зависит от нагрузок, прилагаемых к прокладкам, при этом сама нагрузка может регулироваться при помощи соединительных (крепежных) элементов, то есть болтов. Стоит учесть, что нагрузка на уплотняющие эластичные детали не изменяется в ходе установки, зато можно измерить и контролировать крутящий момент, прикладываемый к болту.

Контроль крутящего момента осуществляется во время сборки соединения при помощи динамометрического ключа. Сами болты создают осевую нагрузку (вращательное движение преобразуется в поступательное).

Чтобы вычислить соотношение между осевой силой крепежного элемента, нагрузкой прокладкой и крутящим моментом используют формулу:

Т=(K*Fo*Dn)/12, где:

  • Т — крутящий момент;
  • K — безразмерный коэффициент гайки (модифицированный коэффициент трения);
  • Fo — осевая сила;
  • Dn — номинальный диаметр болта.

Во фланцевый соединениях болты действуют подобно пружинам, стягивая фланцы. Обеспечить необходимую нагрузку на фланцы во время эксплуатации (при температурных перепадах и повышении давления) можно лишь при правильно подборе крепежных болтов с учетом физико-химических свойств материалов, из которых они произведены.

Предел текучести болта является мерой нагрузки для растягивания данного соединительного элемента. Болты могут потерять сжимающую функцию, при отсутствии достаточного растяжения (в этом случае система ослабляется, степень ослабления и расшатывания стягиваемых элементов будет зависеть от силы затяжки болтов). Поэтому материалы для производства болтов выбирают по пределу текучести.

Прежде, чем подобрать болты, необходимо просчитать минимальное усилие на прокладку, конечную величину сжатия, гидростатическую нагрузку соединений фланцев и остаточную нагрузку прокладки. Нагрузочная способность болтов должна превышать расчетные значения сжатия уплотнения (прокладки). Только так можно предотвратить утечку рабочей среды и обеспечить высокую безопасность фланцевого соединения.

Отметим, что нагрузка на болты во фланцевом соединении распределяется равномерно по всем в крепежным элементам, при условии идентичной затяжки (с одинаковым крутящим моментом). Поэтому вычисленная минимально допустимая величина нагрузки делится на количество болтов в конкретном соединении. 

Расчет крутящего момента позволяет определить степень нагрузки на болты и убедиться в том, что растяжение болтов находится в пределах их текучести. Кроме того, важно проверить способность растяжения болтов для компенсации осадки, давления, температурных перепадов и других нагрузочных потерь.

Выбрать и заказать подходящие фланцы и комплектующие вам помогут наши специалисты.