压力容器的密封螺栓之残余预紧力的选择

very0717

我先说一下我的情况：2个45#钢大板，各掏出一部分型腔，然后在结合面铺上O型圈，然后再用螺栓锁紧，型腔里再注入液压油，5Mpa


我在网上找到的资料：
" m8 T; y0 ~4 ]为了保证连接的紧密性，以防止受载后结合面产生缝隙，应使残余预紧力的值>0
- ~4 k, E8 l2 K/ \2 ?0 P- Y* E# V而对于不同工况，选择的残余预紧力的值有所不同。
* V$ C$ o$ `9 p6 z! E9 W按下图来选择

# g4 E, g5 y7 J. A' [
那么我的问题是
1 D1 g7 m* i6 J: G1. 图片上所讲的压力容器的紧密联接是不是也是用了类似于O型圈的密封元件，还是纯机械的刚性密封？
) l2 G; T5 H( Y2. 因为我的案子是用了O型圈，在理想状态下，只要2块大板的间隙保持不变，O型圈处就不会产生斜漏，那么此时残余预紧力的值就可能是=0，但那是完全理想的状态，我知道是不可能的。但可不可以，我的那个工况下取值0.5F左右呢？  （否则的话，按1.5F来取值的话，我的螺栓太巨大了。）

oldpipe

你可能没有理解“受载后结合面产生缝隙”的意思。你的型腔里一旦有了压力，就会有将那两块大板分开的趋势。之所以没有分开，是因为有螺栓拉力的存在。试想，没有型腔压力时，螺栓拉力的反作用力在哪里？当然在两块大板之间。现在有了型腔压力，通过两块大板，将螺栓拉长，直到螺栓与螺母工作面之间的距离大于两块板的厚度和，两块大板之间的作用力——也就是那个残余预紧力，就逐渐减小并最终消失，大板就分离了。如果，两块大板内有轴、套结构，O型圈用在圆周上，大板的分离使轴、套发生轴向移动，并不改变O型圈密封结构，对密封效果没有不可忽视的影响（假定套的刚性足够大，没有被内部的压力撑大到影响密封，大多数情况下，这个假定可以被接受。）。但似乎你把O型圈用在了端面上，压力使两块大板分离到一定量时，O型圈的工作条件不再满足要求，泄露必然发生。对这个问题的讨论是在弹性范畴内进行的，而你似乎假定你的大板和螺栓都是理想的刚性体，而且两个大板都不存在由于材料和工艺因素造成的平面度误差，所以你首先排除了实际上必然发生的问题，当然得出的结论也就没有了问题。

zerowing

对于径向O圈的密封，即使有轻微的缝隙变化对密封的影响也不大。对于断面密封来说，则必须保证这个密封面的相对静止。
1 b" K+ k8 q8 k' g至于预紧多少，则要平衡螺栓的伸长量和箱体受压缩时的压缩量，保证工作状态下箱体在最大工作张力状态时仍保持一定的压缩量，最小不得低于0压缩量。已此保证密封面的稳定。因此来说，就你的情况，如果是端面密封，不可能说残余预紧为0。那样的设计没有安全量，如果遇到松弛，松脱等现象，可能出大事故。

oldpipe

oldpipe 发表于 2016-6-10 00:54
, i' M1 Z# B5 f! @2 S你可能没有理解“受载后结合面产生缝隙”的意思。你的型腔里一旦有了压力，就会有将那两块大板分开的趋势。 ...

) I7 q/ N9 G$ U; j至于F”的取值，没有充分理由的话，还是应该尊重资料上推荐的算法或数值。这个F”应该是N多个螺栓的合力，5MPa并不是个特别巨大的压力，如果你的型腔有个特别巨大的面积，也应该会有足够的边长，放得下N多个大小适当的螺栓。
, O' ~5 Y4 C9 B0 s

伯努利111

我这边仪器耐压差50Mpa，通常采用嵌入式，螺纹和O型圈密封。如果零件不是很巨大可以采用，螺纹＋o型圈密封方式，o
; w. j& z5 G  N, l型圈2到3个最好，个人意见

25摄氏度

学习到了

very0717

伯努利111 发表于 2016-6-10 07:21
: T" D& E  ?& u! |, U  j2 Z; x3 h9 J* S我这边仪器耐压差50Mpa，通常采用嵌入式，螺纹和O型圈密封。如果零件不是很巨大可以采用，螺纹＋o型圈密封 ...

你们的螺纹预紧之后，计算的残余预紧力是选值1.5~1.8F吗？
6 S1 b' q- N) V: F/ A* q( G  S

very0717

zerowing 发表于 2016-6-10 01:02
' l8 n+ k0 Z8 z1 l, O对于径向O圈的密封，即使有轻微的缝隙变化对密封的影响也不大。对于断面密封来说，则必须保证这个密封面的 ...

我说的残余预紧力为0，那是极端理想的情况。
7 w" S# `3 p% u& D4 h
那么稍微放松一下，取值0.5F是否可以。

& S" {6 s: ~" |3 g% V  C; X( L因为我这个F值也很大的。
( i, J; R. q. _, @% @. ^

very0717

oldpipe 发表于 2016-6-10 01:04
至于F”的取值，没有充分理由的话，还是应该尊重资料上推荐的算法或数值。这个F”应该是N多个螺栓的合力 ...

目前的计算过程是这样的
0. 假定螺栓数量，螺栓规格，螺栓强度等级
+ G( x# |5 A. @3 N( D6 d1 a1. 计算出工作力
, m+ ^) r% T% j) J7 G2. 选择残余预紧力=1.5倍的工作力
- a& t3 I" @% \, I2 F, ^3. 计算总力=工作力+残余预紧力
( v7 ]- J" Q+ z, n, ?3 x7 j4. 选择许用应用安全系数S=1.5
5. 计算出螺栓小径，满足假设要求。
6. 计算预紧力=总力-刚性系数*工作力，刚性系数=0.2

  I* {% c8 x" q
我最后算出来的是M36，10.9级，预紧力将近30吨力，我该用什么办法来达到啊？普通的扭力扳手能实现吗？
( U- e4 d! \& a( H* K+ k

伯努利111

very0717 发表于 2016-6-10 12:00
你们的螺纹预紧之后，计算的残余预紧力是选值1.5~1.8F吗？

我们是螺纹组合，根据公式校核强度，楼主压差这么小，应该不是问题，你o型圈尽量不要放在接合面，密封效果不好
! |/ H* E; l8 I6 B