壓力容器的密封螺栓之殘余預緊力的選擇

very0717

我先說一下我的情況：2個45#鋼大板，各掏出一部分型腔，然后在結合面鋪上O型圈，然后再用螺栓鎖緊，型腔里再注入液壓油，5Mpa
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我在網上找到的資料：
! ~% u. o) W: {5 I為了保證連接的緊密性，以防止受載后結合面產生縫隙，應使殘余預緊力的值>0
而對于不同工況，選擇的殘余預緊力的值有所不同。
按下圖來選擇
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  z4 P: P6 ~" C' Z( T  B; Z, k0 \那么我的問題是
1. 圖片上所講的壓力容器的緊密聯接是不是也是用了類似于O型圈的密封元件，還是純機械的剛性密封？
. [) `4 T. {1 {) k+ g2. 因為我的案子是用了O型圈，在理想狀態下，只要2塊大板的間隙保持不變，O型圈處就不會產生斜漏，那么此時殘余預緊力的值就可能是=0，但那是完全理想的狀態，我知道是不可能的。但可不可以，我的那個工況下取值0.5F左右呢？  （否則的話，按1.5F來取值的話，我的螺栓太巨大了。）
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( F5 U/ R! z& O$ a4 \' `" r
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oldpipe

你可能沒有理解“受載后結合面產生縫隙”的意思。你的型腔里一旦有了壓力，就會有將那兩塊大板分開的趨勢。之所以沒有分開，是因為有螺栓拉力的存在。試想，沒有型腔壓力時，螺栓拉力的反作用力在哪里？當然在兩塊大板之間�，F在有了型腔壓力，通過兩塊大板，將螺栓拉長，直到螺栓與螺母工作面之間的距離大于兩塊板的厚度和，兩塊大板之間的作用力——也就是那個殘余預緊力，就逐漸減小并最終消失，大板就分離了。如果，兩塊大板內有軸、套結構，O型圈用在圓周上，大板的分離使軸、套發生軸向移動，并不改變O型圈密封結構，對密封效果沒有不可忽視的影響（假定套的剛性足夠大，沒有被內部的壓力撐大到影響密封，大多數情況下，這個假定可以被接受。）。但似乎你把O型圈用在了端面上，壓力使兩塊大板分離到一定量時，O型圈的工作條件不再滿足要求，泄露必然發生。對這個問題的討論是在彈性范疇內進行的，而你似乎假定你的大板和螺栓都是理想的剛性體，而且兩個大板都不存在由于材料和工藝因素造成的平面度誤差，所以你首先排除了實際上必然發生的問題，當然得出的結論也就沒有了問題。

zerowing

對于徑向O圈的密封，即使有輕微的縫隙變化對密封的影響也不大。對于斷面密封來說，則必須保證這個密封面的相對靜止。
- G5 b8 h, L! n至于預緊多少，則要平衡螺栓的伸長量和箱體受壓縮時的壓縮量，保證工作狀態下箱體在最大工作張力狀態時仍保持一定的壓縮量，最小不得低于0壓縮量。已此保證密封面的穩定。因此來說，就你的情況，如果是端面密封，不可能說殘余預緊為0。那樣的設計沒有安全量，如果遇到松弛，松脫等現象，可能出大事故。

oldpipe

oldpipe 發表于 2016-6-10 00:54
& R- ?( Z9 h, V+ l2 n你可能沒有理解“受載后結合面產生縫隙”的意思。你的型腔里一旦有了壓力，就會有將那兩塊大板分開的趨勢。 ...

  y# ]% D$ f  K" Q' Q) P至于F”的取值，沒有充分理由的話，還是應該尊重資料上推薦的算法或數值。這個F”應該是N多個螺栓的合力，5MPa并不是個特別巨大的壓力，如果你的型腔有個特別巨大的面積，也應該會有足夠的邊長，放得下N多個大小適當的螺栓。
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伯努利111

我這邊儀器耐壓差50Mpa，通常采用嵌入式，螺紋和O型圈密封。如果零件不是很巨大可以采用，螺紋＋o型圈密封方式，o
5 O0 W; j! E. h3 L$ X+ M& [型圈2到3個最好，個人意見

25攝氏度

學習到了

very0717

伯努利111 發表于 2016-6-10 07:21
/ S! d. @# J5 s  r. r9 P4 }' @8 ]我這邊儀器耐壓差50Mpa，通常采用嵌入式，螺紋和O型圈密封。如果零件不是很巨大可以采用，螺紋＋o型圈密封 ...

+ M( P9 g3 U# O; }你們的螺紋預緊之后，計算的殘余預緊力是選值1.5~1.8F嗎？
: k9 [& o$ M; D$ J; n& A

very0717

zerowing 發表于 2016-6-10 01:02
對于徑向O圈的密封，即使有輕微的縫隙變化對密封的影響也不大。對于斷面密封來說，則必須保證這個密封面的 ...

我說的殘余預緊力為0，那是極端理想的情況。
5 q# B3 L) g/ j" a7 w& T
那么稍微放松一下，取值0.5F是否可以。

0 O; Y5 W+ c8 t5 |因為我這個F值也很大的。

very0717

oldpipe 發表于 2016-6-10 01:04
8 s: l2 s7 A" K' X# D, I! Y至于F”的取值，沒有充分理由的話，還是應該尊重資料上推薦的算法或數值。這個F”應該是N多個螺栓的合力 ...

目前的計算過程是這樣的
7 ?% F' A( P& ^" `0. 假定螺栓數量，螺栓規格，螺栓強度等級
3 |! }% J: X! U, G5 ?! u5 a$ F, c1. 計算出工作力
' r6 [' w7 p% _! Z0 m2. 選擇殘余預緊力=1.5倍的工作力
3. 計算總力=工作力+殘余預緊力
7 T" h3 w5 d; H* b; d4. 選擇許用應用安全系數S=1.5
. {  p- ]- d5 b% U; D6 U+ j0 D5. 計算出螺栓小徑，滿足假設要求。
6. 計算預緊力=總力-剛性系數*工作力，剛性系數=0.2
! k# W( O& O0 H9 K( y: s6 V# b1 }

/ Q) U8 k5 _; P+ d- b3 r3 e8 T我最后算出來的是M36，10.9級，預緊力將近30噸力，我該用什么辦法來達到��？普通的扭力扳手能實現嗎？

伯努利111

very0717 發表于 2016-6-10 12:00
0 @; _2 `3 s0 N, t: _  ~你們的螺紋預緊之后，計算的殘余預緊力是選值1.5~1.8F嗎？

我們是螺紋組合，根據公式校核強度，樓主壓差這么小，應該不是問題，你o型圈盡量不要放在接合面，密封效果不好
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