矩形法兰计算
风管面积及支架法兰计算
风管面积及支架法兰计算风管是指用于输送、分配和排放气体的管道系统，广泛应用于建筑、工业和航空等领域。
风管的面积和支架法兰计算是风管设计和安装中的重要步骤，有助于确保风管的安全可靠运行。
本文将从风管面积和支架法兰计算两个方面进行详细介绍。
一、风管面积计算风管面积计算是确定风管尺寸和选择适当风管尺寸的基础。
计算风管面积时要考虑风管的气流速度、压力损失以及输送气体的特性等因素。
1.确定风管尺寸的基本原则是满足规定的风速和压力损失限制。
根据气流速度和规定的压力损失限制，可以计算出风管的最小有效面积。
2.计算风管面积时可以使用公式：A=Q/V，其中A表示风管的横截面积，Q表示风量，V表示风速。
通过测量风量和风速，可以计算出风管的面积。
3.风管的形状和尺寸对风管面积的计算也有影响。
常见的风管形状有矩形、圆形和椭圆形等。
不同形状的风管面积计算方法有所不同，需要根据具体情况选择适当的计算方法。
4.此外，还需要考虑风管的厚度和材料的选择。
风管的厚度和材料对风管的面积和性能有直接影响，需要根据实际情况进行合理选择。
支架法兰计算是为了确保风管安装时的稳定性和安全性。
风管需要使用支架和法兰进行固定和连接，支架和法兰的计算主要涉及到支架数量、支承点位置和固定方式等。
1.风管的支架计算要根据风管的尺寸、重量和安装高度等因素进行。
一般情况下，风管的支架间距不宜超过2m，以确保风管的稳定性。
2.风管支架的数量也要考虑风管的长度和弯曲情况。
风管长度较长或有多个弯曲，需要增加支架数量以分散重量和确保风管的稳定。
3.风管的法兰计算主要涉及法兰尺寸和法兰型号的确定。
根据风管的尺寸和连接需求，选择相应的法兰尺寸和型号。
法兰的选择要保证连接牢固、密封性好，以确保风管系统的正常运行。
4.风管的固定方式也是支架法兰计算的一部分。
常见的固定方式有螺栓固定、焊接固定和拉杆固定等。
根据具体要求和实际情况，选择合适的固定方式。
风管面积和支架法兰计算对于风管的设计和安装具有重要的意义。
起重机械金属结构矩形法兰螺栓群的计算
1 引 言起重机械金属结构的整体计算中，构件都是以单杆组成的杆系加载在模型中的。
整体杆系计算完成后就需要进行拆分设计，就是构件与构件之间的连接问题，即节点的设计。
构件与构件之间传递的载荷包括横向剪切、轴向拉压、双向弯曲和扭转，其中以轴向拉压和单向弯曲最为常见。
横向剪切一般采用凹凸台或键槽等结构定位和承剪，构件抵抗扭转的能力比较弱，设计上应尽量避免。
对受轴拉力和受弯的矩形法兰螺栓群连接进行受力分析和计算，矩形法兰螺栓群连接如图1所示。
根据弯矩的方向不同，螺栓群分为单向受弯和双向受弯连接。
式中：F 为外拉力，m 为螺栓总数，M 为弯矩，y 1为最外侧螺栓中心到螺栓群中心的距离。
2.1.1 单列螺栓数量为奇数单列螺栓数量为2n +1，单排螺栓数量为t +2，如图2所示，螺栓强度按下式计算：[]1max2F M t i F My NN N N m y =+=+∑≤ 起重机械金属结构矩形法兰螺栓群的计算Calculation of Rectangular Flange Bolt Group For Crane Metal Structure摘 要：螺栓连接是起重机械金属结构的基本连接形式之一。
大型构件的连接需要采用矩形法兰加螺栓群的连接方式，螺栓可为普通螺栓或高强度螺栓。
构件与构件之间传递的载荷包括横向剪切、轴向拉压、双向弯曲和扭转。
其中以轴向拉压和双向弯曲最为常见，对受轴拉力和双向受弯的矩形法兰螺栓群连接进行受力分析，并推导出其计算的通用表达式。
关键词：起重机械；金属结构；法兰；螺栓群；计算中图分类号：TH123 文献标识码：A于志杰 李鹏举 刘彬 张峰（山东丰汇设备技术有限公司 ，山东 济南 250102）1.被连接构件2.矩形法兰3.螺栓群图1 矩形法兰螺栓群连接示意图2 受拉和单向受弯螺栓群受拉和单向受弯螺栓群的计算分为两种情况，一种是轴拉力较大，弯矩较小，螺栓群连接的法兰上不出现受压区；另一种是弯矩较大，轴拉力较小，螺栓群连接的法兰板端出现受压区。
EN1591法兰计算标准简介_一_
差别 。 …在任何情况下 , 显然在拧紧螺栓时产生的
螺栓预紧应力 ,可能且在某些情况下必须大于设计
值 。”[3] ,由此可见 , 排除其他降低螺栓载荷的因素 ,
·8 ·
EN1591 是在压力设备指令 ( PED) 的框架内 , 由 CEN/ TC74 准备了一份新的法兰计算标准 , 因此该 标准的条款符合 PED 的主要要求 ( 见标准的附录 ZA) 。标准规定了圆型螺栓 —垫片 —法兰接头的计 算方法 ,其目的是保证结构完整性和控制接头泄漏 , 即验证强度和密封两个准则 。计算中考虑整个法兰 - 螺栓 —垫片系统的特性 , 计算参数不仅包括基本 的 ,如流体压力 (内压或外压) 、法兰 、螺栓和垫片材 料的机械强度 、垫片的压缩系数和名义的螺栓载荷 ; 也包括考虑拧紧螺栓时载荷的分散性 ; 由于连接件 变形引起垫片力的改变 ; 相连管道和壳体 、外载荷 (轴向力和弯矩) 以及螺栓和法兰之间温度差 (法兰 、 螺栓和垫片的轴向热膨胀) 等的影响 。密封性能的 计算基于接头的所有部件之间载荷/ 变形关系的弹 性分析 。强度计算则基于法兰 —壳体结合处的极限 (塑性) 分析 。
·பைடு நூலகம் ·
CPVT EN1591 法兰计算标准简介 (一) Vol20. No10 2003
计 规 则 ———第 一 部 分 : 计 算 方 法 ”[7] ( 以 下 简 称 EN1591) , 作为对在压力 、温度 、外力和外弯矩等载 荷作用下的螺栓法兰连接进行完整性和密封性计算 的规则 。按 EN1591 - 1 方法进行计算时 , 需要输入 一组垫片 ( 特性) 系数 , 所以又制订了 ENV1591 - 2 “法兰及其接头 - 垫片圆形法兰连接的设计规则 ———第二部分 :垫片系数”作为对其的补充[8] 。
常压矩形法兰计算
常压矩形法兰计算引言在工程设计中，法兰是一种常用的连接装置。
常压矩形法兰作为一种特殊类型的法兰，广泛应用于输送气体、液体等介质中。
本文将介绍常压矩形法兰的计算方法，包括尺寸、厚度以及承受的内压力等方面。
一、常压矩形法兰的尺寸计算1.标准尺寸：标准尺寸是根据国家标准（如GB，ANSI等）规定的尺寸进行设计和制造的，一般来说，标准尺寸的法兰具有更好的互换性和通用性。
常见的标准尺寸有DN100、DN125等。
2.非标准尺寸：非标准尺寸是指除了标准尺寸之外的尺寸，常见的非标准尺寸有宽度和高度不等的法兰。
在计算非标准尺寸法兰时，需要根据具体的要求和使用情况来确定。
二、常压矩形法兰的厚度计算1.法兰盘厚度：法兰盘厚度一般是由设计要求中规定的，一般来说，法兰盘厚度为常用板材的标称厚度。
2.法兰盘连接板厚度：法兰盘连接板厚度主要由连接面法兰盘厚度和管法兰盘厚度两者之间关系来确定。
一般规定，连接面法兰盘厚度为管道矩形截面的1/3，管法兰盘厚度根据制造标准规定。
3.法兰盘螺栓直径：法兰盘螺栓直径一般根据法兰盘厚度、连接面法兰盘厚度和法兰盘连接板厚度来确定。
三、常压矩形法兰的承受内压力计算1.法兰盘受力：法兰盘受力主要是指法兰盘在压力作用下的受力情况。
一般来说，法兰盘的受力可以根据受力分析和材料力学性能进行计算。
2.法兰盘连接板受力：法兰盘连接板受力主要是指法兰盘连接板在压力作用下的受力情况。
一般来说，法兰盘连接板的受力可以根据受力分析和材料力学性能进行计算。
总结本文介绍了常压矩形法兰的计算方法，包括尺寸、厚度以及承受的内压力等方面。
通过正确的计算和选择，可以确保法兰的安全可靠性及其连接系统的正常运行。
同时，需要注意的是，在实际应用中，还应结合具体的工程要求和使用环境来进行综合计算和选择。
矩形法兰设计
mm mm mm mm mm
m㎡
mm mm mm mm N· mm
[σ]f= [σ] f= δ IS
t
Q235-B 113 109 14 0.94 317.72 394.8 331.72 344.04 14 2 0.8 0.20543678 0.24852071 0.27
MPa MPa mm mm mm mm mm mm mm mm
矩形法兰计算方法 名称 设计参数 设计压力 设计温度 1：螺栓计算 1.1压力载荷 垫片平均密封面长轴长 垫片平均密封面短轴长 矩形法兰密封面范围内受压面积 由内压引起的轴向总载荷 螺栓数量 每一个螺栓的平均压力载荷 1.2垫片系数 垫片平均周长 垫片常数（表12-1） 垫片常数（表12-1） 螺栓温度校正系数（表12-2） 垫片接触面实际宽度 垫片计算有效宽度 预压缩垫片（无内压）时，即预紧螺栓时 修正 操作或操作条件下保证密封时 修正
227875.697 N 11393.7848 N 152724.48 N 7636.224 N 227875.697 N 40MnB
[σ]b= Am= Am'= [σ]bT= Ap=
196 MPa 1162.63111 m㎡ 58.1315554 m㎡ 168 MPa 909.074286 m㎡
每一螺栓所需总截面积 1.5结论 螺栓直径 每一螺栓截面积 螺栓总的截面积 TRUE 2：法兰力矩 2.1全垫片法兰 垫片材料 垫片厚度 法兰内侧长轴长度 法兰内侧短轴长度 法兰外侧长轴长度 法兰外侧短轴长度 矩形法兰内侧范围内受压面积 法兰内侧范围内的压力引起的法兰轴向应力 螺栓中心线的长轴长度 螺栓中心线的短轴长度 力臂 法兰计算力矩 3:无颈法兰的应力 3.1 I-I截面的应力 法兰材料 法兰常温下的许用应力 法兰设计温度下的许用应力 壳体或法兰小端厚度 当量系数(12-3) 当量圆形法兰的内直径 当量圆形法兰的外直径 当量圆形法兰的壳体平均直径 当量圆形法兰的垫片平均直径 法兰的初始厚度 法兰材料的腐蚀余量 法兰材料的厚度负偏差 设计系数 设计系数 系数(表12-4) 单位长度的弯矩 I-I截面的总应力 TRUE 3.2 II-II截面的应力
筒体,封头体积重量计算
内径 不锈钢
2350 9563.06
板厚
300
38 2.345
19 0.0021
管子壁厚 所有管总容积
2 2.82
长度 个数
12000 1328
大直径法兰 O C
法兰内径 mm : di
法兰重量：Kg
45.25 3.88 785 445
ASME B16.47-1996 A系列 Y 8.75 X 34.69 mm 碳钢 不锈钢
法兰公称直径
32 A 32 R 36 以上单位为英寸
8.6769961 359.368729 1719.54738
直径单位： mm 壁厚单位： mm 重量单位： Kg
轴计算 轴直径 长度 碳钢 不锈钢 50 2.34 厚度 不锈钢 90弯头 弯头半径 弯头管外径 弯头管壁厚 碳钢 不锈钢 盘管 管子外径 管子壁厚 盘管中径 盘管圈数 碳钢 1224.65 57 4 3728 20 不锈钢 1237.13 重量： 76 57 4 0.62 0.63 16 4992 7.88 7.96 6 2.36 个数 16 126.1 127.3 总长 992
钢(矩形钢）
法兰磅级
螺栓个数n
螺栓孔直径d
300 28 2
3
2500 2973.59
长度 不锈钢
4000 3003.89
筒体壁厚
12
2500 534.41
封头壁厚 不锈钢
10 539.86
封头直边
25
159 5.97 5.97 14 0.09
管子壁厚 不锈钢
63 6.03 6.03
长度 个数
40 1 扁钢(矩形钢）
厚 9466.58
注：蓝格子处为需要输入的数据，浅绿格子处为计算的结果。 筒体 筒体内直径 碳钢 标准椭圆封头 公称直径 碳钢 钢管 外径 碳钢 圆板 直径 碳钢 环板 外径 碳钢 圆锥体 锥体大端外直径 锥体小端外直径 碳钢 矩形板 长度 碳钢 半球内径 Ri= 壁厚= 重量= 换热管 外径 单根管容积m3 9900 2014.37 2330 60 16483.45 宽度 不锈钢 1440 2034.90 板厚 18 2000 1600 1720.24 大端锥角 高度 不锈钢 78.69 999.99 1737.77 锥体壁厚 容积(m )
SW6外加强矩形截面壳体计算
中航一集团航空动力控制系统研究所上封头计算计算单位设计条件计算压力p c 0.300 MPa设计温度t 144.0 C短轴长度a 927.0 mm平长轴长度b 2598.0 mm材料名称Q345R盖许用应力’181.0 MPa径向截面各开孔直径和0.0 mm中心圆短轴长度D b2 875.0 mm 螺中心圆长轴长度D b1 2546.0 mm 公称直径d B 24.0 mm 栓数量n 68 个材料35长轴外径长度2507.0 mm 垫短轴外径长度836.0 mm长轴内径长度2457.0 mm 短轴内径长度786.0 mm 片匕(见HG20582-2011 表12.2 -1) 120.0 k2(见HG20582-2011 表12.2 -1) 24.0i J,_a厂q1开孔削弱系数 1.00厚度设计GB150.3-2011 表5-10 序号2, 3, 4, 5, 8,结构平盖计算厚度S pGB150.3-2011 表5-10 序号9,10结构平盖计算厚度S P 结构特征系数K = 0.00形状系数Z=3.4-2.4 a= 0.000b且Z< 2.5厚度S p=a黑c= 0.0mm螺栓中心多边行周长L= 6842.0垫片受力点到螺栓中心圆间距I预紧状态时或操作状态时的螺栓设计载荷（参照HG20582-2011 计算）形状系数Z=3.4-2.4 a= 2.50bmmL G= 32.0 mmW= 966193.0 N且Z< 2.5结构特征系数K = 0.86厚度S p =a计算结果平盖有效厚度43.7 mm 校核合格37.85mm非圆形法兰（平焊）计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所由内压引起的轴向总载荷 F 603870.62500 N 预紧状态下螺栓总载荷 W mF =966193.0 N 操作状态下螺栓总载荷 WW = m F = 966193.0N预紧状态下所需螺栓总截面积An AWm8258.1AA m[]b2mm 操作状态下所需螺栓总截面积 A pWpA P 十 9775.3[]b2mm 所需螺栓总截面积 A A 取 A m 和A p 中大者 A = 9775.32mm 实际螺栓总截面积AA b = n —dB 2= 21362.842mm设计条件-简所 口 右~i ：• ° 口 咼预紧状态下 M W1732821.0 N S w =32.0 mm M =WS = 55450272.0 Nmm操作状态下 MF D =553311.0 N S D =16.0 mm M = F D S +F T S T +WS W=40428428.0Nmm F T = 50559.6NS T = 13.0 mm计算力矩 M 取M 与【中大者 M = 53293536.0/ [J fNmmN S w =0.0 mm 计算力矩 M =0.5 F D S W 或 M =F D S W M = 0.0Nmm垫片位于螺栓内侧的法兰2.全垫片法兰F D =0.0。
矩形法兰计算
计算压力Pc（MPa）0.03短边截面垫片外侧距离或法兰外侧距离；取小值D (mm)4048短边截面螺栓中心距Db (mm)3978相邻螺栓间距LF (mm)128141使用宽垫片名称合成橡胶垫片比压力y Mpa 1.4垫片系数m 1.000预紧状态垫片基本密封宽度bo（mm）70预紧状态垫片有效密封宽度b（mm）33.466操作状态垫片有效密封宽度 2b"（mm） 5.0预紧状态单个螺栓需要的最小垫片压紧力FG（N）5997.18操作状态单个螺栓需要的最小垫片压紧力Fp（N）19.20螺栓孔直径db（mm）27短边截面法兰内侧距离Di（mm）3812LD（mm）65常温下螺栓材料的许用应力[σ]b（MPa）118设计温度下螺栓材料的许用应力[σ]bt（MPa）118Lp（mm）16.00LT（mm）49.50LR（mm）24.25作用于斜线阴影区流体压力引起的轴向力F（N）7585.92常压矩形法兰计算2.螺栓计算1.垫片压紧力作用于横线阴影区法兰内截面部分的流体压力引起的轴向力FD（N）7319.04FT （N）266.88作用在螺栓中心外侧，平衡力矩所需要的轴向力FR（N）20175.48预紧状态需要单个螺栓最小载荷Wa（N）5997.18操作状态需要单个螺栓最小载荷Wp（N）27780.60预紧状态需要最小螺栓面积Aa （mm2）50.82操作状态需要最小螺栓面积Ap （mm2）235.43实际需要螺栓面积Am （mm2）235.43螺栓最小小径d （mm）17.31选用螺栓规格M243.法兰计算设计温度下法兰材料的许用应力[σ]ft（MPa）181法兰设计力矩 Mo （N.mm）489255.36法兰厚度 δf （mm）12.67194989法兰厚度 δf （mm）30.00。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
操作或试验条件下垫片系数m 2
1.265957
垫片最终系数m 1
1.6垫片最终系数m 2
1.6预紧情况下螺栓总载荷Wm 2280753N 预紧情况下单个螺栓载荷Wm'25341.7N 操作情况螺栓总载荷Wp
2280753N 操作情况螺栓总载荷Wp'
25341.7N 预紧情况螺栓所需总截面积Am
24263.33mm 2预紧情况单根螺栓所需截面积Am'
269.5925mm 2操作情况所需螺栓总截面积Ap
27151.82mm 2操作情况单个螺栓所需截面积Ap'
301.6869mm 2选用螺栓单个截面面积Ab '
452.3893mm 2选用螺栓截面面积Ab 40715.04mm 2
螺栓校核结果
合格
m1或m2当计算结果小于1.6时取1.6，采用表12-1中第1组或第2组垫片时，即使计算结果较大，但值不应大于下述中的
最大值m1或m2当计算结果小于1.6时取1.6，采用表12-1中第1组或
第2组垫片时，即使计算结果较大，但值不应大于下述中的
最大值Ab=nA b
设计选用法兰力矩计算
P k k b P L A k k m e
α3
13114=⋅=
α2
221141k
b L A k m e +=⋅+=)
8.02.0,6.1,max(2
1
1
2
1
m m m m m +≤)
8.02.0,6.1,max(2
1
1
2
2
m m m m m +≤F m W m 1=''11F m n F
m n W W m m ===
F
m W p 2=''22F m n
F
m n W W p p ==
=
n
A W A p t b
p p ==
][''σn
A W A m b m m ==
][''σ'
'''p
m A b A A Ab >>且b
W A ][m m σ=
t b P p W A ][σ=
螺栓总载荷W
3053983N 力臂S T
7.5mm 力臂Sw
67mm 力臂S D
2.5mm 法兰内侧压力轴向载荷F D
1344566N 法兰密封面与内侧压力轴向载荷F T 80904N 预紧情况下力矩M α 2.05E+08N.mm 操作情况下力矩Mp
1.57E+08
N.mm 法兰计算力矩Mo
90085949
N.mm
当量圆形法兰的内直径D ie 1018.776mm 当量圆形法兰的外直径D oe
1102.552mm 当量圆形法兰的壳体平均直径D h11043.776mm
设计系数K 1
0.371431设计系数K 2
0.189661系数f A
0.64
无颈法兰Ⅰ-Ⅰ截面单位长度弯矩M Ⅰ
17582.47N.mm/mm 无颈法兰Ⅰ-Ⅰ截面总应力σ
Ⅰ
176.9419Mpa
无颈法兰Ⅱ-Ⅱ截面力臂S W '54.5
无颈法兰Ⅱ-Ⅱ截面弯矩M Ⅱ' 1.66E+08N.mm/mm 无颈法兰Ⅱ-Ⅱ截面长轴长度D Ⅱ12834无颈法兰Ⅱ-Ⅱ截面当量圆直径D Ⅱe 1059.916
mm 无颈法兰Ⅱ-Ⅱ截面单位长度弯矩M Ⅱ
49985.25N.mm/mm
法兰应力计算
设计选定
设计选定
根据K 1和K 2查表12-4或图12-3
W
WS M ''=∏b b
m A A W ][2
σ+=442
211i m i m T D D D D S -=-=
2
22
211m b m b W D D D D S -=-=2
)(2)(2211S i m S i m D D D D D S I I +-=
+-=δδi D A P F ⋅=)
(i T A A P F -⋅=w
S W M ⋅=αW
P T T D D p S W S F S F M ++=IS ie h D D δ+=11
4i ie D K D =A h f D M M ⋅=
1
1π01
4D K Doe =11h IS D h
K δ=
ie
oe IS D D h
K ln )(
2δ=IS
ie
IS P b PD M δδσσσ462
11+=
+=I e
D M M ∏∏∏=
π'14ⅡⅡD K D e =W
D
S
F
M
=0。