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：
% D- q0 h  o5 o* t: \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
! }( E  v" Z: `. c8 ]+ N而对于不同工况，选择的残余预紧力的值有所不同。
: {: T% o+ R1 y1 e- P  W按下图来选择

( p* |) k8 p- s3 B" M& n( @
那么我的问题是
1. 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？
: v# f! N  P( I' o" s5 L2. 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。）
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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。
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
- g) L: C2 R! R" n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。 ...

: A6 N' P  H9 O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。
1 s" T/ l$ N; d0 H( @' a+ j

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
( Q6 J) T/ E8 B& u. n3 x4 o: q6 `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
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？
3 P) Y* v. ?3 |6 {5 t

very0717

zerowing 发表于 2016-6-10 01:02
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 ...

) v/ j5 {' T$ _, H' a我说的残余预紧力为0，那是极端理想的情况。
6 b2 r6 M+ Q7 X; \
& c9 Q' |$ X) f# k那么稍微放松一下，取值0.5F是否可以。

因为我这个F值也很大的。
5 `. G) O0 Z2 P! X( f0 |

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 ...

' r. k$ g( g  E1 i+ d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
# ^/ t# h, y9 q6 H; |1. 计算出工作力
+ g( k/ Y$ D0 H- a2. 选择残余预紧力=1.5倍的工作力
; }5 n8 \8 i& d+ _/ @3. 计算总力=工作力+残余预紧力
4. 选择许用应用安全系数S=1.5
3 T  S+ P, Q8 \9 Q4 b9 q0 }5. 计算出螺栓小径，满足假设要求。
( p) ~$ x6 y  u( x# t0 B6. 计算预紧力=总力-刚性系数*工作力，刚性系数=0.2
5 b/ j6 u  y% X7 W0 Y$ ]) u6 K
4 K3 h) [- o6 t# D
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？

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