[发明专利]加筋密封平盖强度校核方法

权利要求书

1.加筋密封平盖强度校核方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：根据压力容器设计标准规范的法兰设计方法，计算出无加筋平盖厚度，具体方法是：

1)求加强筋平盖与压力容器安装垫片接触面宽度：

N＝(D1-D2)/2

式中，N为垫片接触面宽度，D1为垫片接触圆外直径，D2为垫片接触圆内直径

2)求出垫片基本密封宽度b₀：

b₀＝N/2

3)根据垫片基本密封宽度求出垫片有效密封宽度b1:

4)求出垫片压紧力作用中心圆直径：

Dg＝D1-2b1

式中，Dg为垫片压紧力作用中心圆直径，D1为垫片接触圆外直径，b1为垫片有效密封宽度；

5)求出预紧状态下需要的最小垫片压紧力Fa：

Fa＝3.14Dg*b1*y

Fa为最小垫片压紧力，b1为垫片有效密封宽度，y为垫片比压力；

6)操作状态下需要的最小垫片压紧力Fp：

F_P＝2πDgb₁mPc

式中，Dg为垫片压紧力作用中心圆直径，b1为垫片有效密封宽度，m为垫片形状系数，Pc为平盖承压计算压力；

7)求出内压引起的总轴向力F：

F＝0.25πDg²Pc

8)预紧状态下需要的最小螺栓载荷：

Wa＝Fa

9)预紧状态下需要的最小螺栓面积：

10)操作状态下需要的最小螺栓载荷W_P：

W_P＝Fa+F

式中，Fa为预紧状态下需要的最小垫片压紧力，F为内压引起的总轴向力；

11)操作状态下需要的最小螺栓面积Ap：

12)需要的螺柱总面积：

A_m＝max[A_a，A_p]

13)螺柱的实际总面积：

14)螺柱的设计载荷：

15)螺柱的计算载荷：

16)平盖螺柱载荷弯矩的力臂：

17)平盖计算系数K：

18)平盖计算厚度：

步骤二：根据压力容器设计标准，平盖计算方法确定加筋平盖厚度，取0.55倍无加筋平盖的厚度；

步骤三：校核平盖危险截面结构强度。

2.根据权利要求1所述的加筋密封平盖强度校核方法，其特征在于：步骤三中，校核平盖危险截面结构强度的具体方法为：

由于加筋密封平盖的受力点是指距离螺柱最近的弯曲支点，因此平盖的危险截面积这个弯曲支点的横截面a-a；

首先，根据材料力学理论，分别求出平盖危险截面aa处的弯曲应力和平盖危险截面aa处的剪切应力，其公式如下：

式中，σ_am为平盖危险截面aa处的弯曲应力，W为螺柱设计载荷，D_b为平盖螺柱中心圆直径，D_a为平盖危险截面直径，b为平盖危险截面处厚度；

式中，τ_a为平盖危险截面aa处的剪切应力，W为螺柱设计载荷，b为平盖危险截面处厚度；

根据材料力学理论，在两向应力，拉应力σ和剪切应力τ状态下：

σ₂＝0

式中，σ₁为第一主应力，σ₂为第二主应力，σ₃为第三主应力，σ为拉应力，τ为剪切应力；

采用第四强度理论：

则有下式成立：

对于密封类的零部件，GB150.3给出的限制值在0.7[σ]^t，其选用系数的原则是，密封面转角对密封有要求时取0.7，当密封性能对密封面要求不严格时取1.0，则有下式成立：

式中，σ_am为平盖危险截面处的弯曲应力；

当上述应力为纯剪切应力时：

σ₂＝0

将上述的σ₁、σ₂、σ₃代入第四强度理论的公式内：

因此依据第四强度理论要限制纯剪切应力的数值不超过0.6[σ]^t；即：τ≦0.6[σ]^t。