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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9 m6 ]! ~# `$ h. Q, h我在網上找到的資料：
4 L( b- F& ~" \6 Z" R! N2 v$ t2 ]0 j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

/ g6 g0 h8 o% x9 y- f6 z
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？
/ d/ r3 O/ l9 ?& H0 p- G0 b; `2. 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。）

2 Q) H- u! C0 Y0 D$ j/ s0 |

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。
# V) |6 O/ H1 d& z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
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。 ...

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。

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
7 d$ O7 V' b) @5 C% k, q6 ~  q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
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 ...

- u2 \0 A! i1 z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？

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。
1 `. y2 N$ A2 v# U* \7 Q0 V' H  J( [; W8 D
那么稍微放松一下，取值0.5F是否可以。
$ `. f7 C# ~2 s* s  r
' o) |  k5 A( ~因為我這個F值也很大的。
8 U# ]; t1 \# y  }! s

very0717

oldpipe 發表于 2016-6-10 01:04
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
0. 假定螺栓數量，螺栓規格，螺栓強度等級
1. 計算出工作力
9 U  z3 [+ C! H6 G9 t/ J/ w2. 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
4. 選擇許用應用安全系數S=1.5
5. 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
: U, r3 c/ r3 I
, ]6 n, h' \1 g" ~$ B6 c$ M/ w  w
* w' G; [4 H$ }* m0 Y0 W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啊？普通的扭力扳手能實現嗎？

$ k4 t. T& U: ?; I+ x( B  @

伯努利111

very0717 發表于 2016-6-10 12:00
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
* r& ?  P/ U8 A7 o' [1 d# q0 `