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锥颈及法兰环尺寸对法兰应力的影响及调整要领

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锥颈及法兰环尺寸对法兰三项主要应力σH、σR、σT的影响关系较为复杂。
图左侧表示了锥颈尺寸(占δ1、h)对法兰三项应力的影响关系:
增加锥颈尺寸对降低σH有明显的作用,对σT影响较小,而对σR则起相反的作用。
图右侧表示了法兰环厚度δf对法兰三项应力的影响关系:增加法兰环厚度,对降低σHR有明显作用,对σH影响较小,而对σT响更小,且作用效果并不肯定。
上述影响关系可见:
当法兰设计中,σH过大或过小时,应采取调整锥颈尺寸的办法,且以δl? 调整锥颈厚度。锥颈高度h的调整,应尽可能使f=1为宜。
当法兰的σR过大或过小时,应采取调整法兰环厚度的办法,且以δf? 调整法兰厚度。
当法兰的σT不合适时,宜调整锥颈尺寸。一般文献中推荐调整法兰厚度的作法,?往往会达不到预期的目的。
以上是根据法兰不同应力情况,分别调整“颈”和“环”的作法其出发点即是期望法兰能得到满应力的设计结果。
满应力设计是一种优化设计。
满应力的设计结果,由于其各项应力能分别与相应的许用应力相接近,即结构材料在各个方向的强度都能得到较充分的发挥,因此对一定的载荷情况,其设计具有结构紧凑、受力合理、重量轻、耗材少的优越性,从而达到降低生产成本的目的,体现明显的经济效益。
需指出的是:不遵循满应力设计的法兰与满应力设计结果相比较,两者相差可甚远。就它们的体积或重量而言,可差一倍以至几倍,屡见不鲜。因此法兰的优化设计具有明显的经济效益,详见《螺栓法兰联接的优化设计》、《压力容器法兰的合理设计原理与方法》,《化工设备设计》1987。2期。

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