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1、合腮辔沒Hefei University化工机械与设备过程考核之二常用零部件设计题目: 系别: 班级: 姓名: 学号: 队别: 队员: 教师: 日期:卧式储罐法兰盘设计化学材料与工程系10化工（4）Team 52012-12-12目录、前言2、法兰机械设计3（一）、法兰设计3（二）、垫片设计及选择4（三）、螺柱设计5三、法兰强度校核5四、明细表6五、总结7参考文献一、前言：法兰又叫法兰盘。法兰是一种盘状零件，在管道工程中最为常见，法兰都是 成对使用的。在管道工程中，法兰主要用于管道的连接。在需要连接的管道， 各种安装一片法兰盘，低压管道可以使用丝接法兰，4公斤以上压力的使用焊接 法兰。两片法兰
2、盘之间加上密封点，然后用螺栓紧固。不同压力的法兰有不同的 厚度和使用不同的螺栓。法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛。 缺点是不能快速拆卸、制造成本较高。法兰用途有暖通、电力、楼宇供水、压力 容器配件、压力管道配件、石油、化工、造船、制药、冶金、机械、冲压弯头食 品等行业。本次零部件设计将设计一个卧式储罐管道连接法兰盘。该法兰属于甲型板式 平焊法兰，焊接接口，四螺柱连接，设计压力1.6MPa。实物图：法兰盘二、法兰机械设计1、法兰设计：垫片强制密封有两个条件：预紧密封条件和操作密封条件。法兰连接在形成预紧密封条件时，垫圈单位面积上的压紧力称为垫片的密封比压 力，用y表示。垫片材料越硬
3、，y越高。法兰连接在形成操作密封条件时，垫圈 单位面积上的压紧力与其内压力的比值，称为垫片系数，用 m 表示。 m 随垫片 硬度增大而增大。平面法兰密封面具有结构简单，加工方便，且便于进行防腐衬里等的优点， 由于这种密封面和垫片的接触面积较大，如预紧不当，垫片易被挤出密封面。也 不宜压紧，密封性能较差，适用于压力不高的场合，一般使用在PNW2.5MPa的 压力下。凹凸面法兰密封面相配的两个法兰结合面是一个凹面和一个凸面。安装时 易于对中，能有效地防止垫片被挤出密封面，密封效果优于平面密封。榫槽面法兰密封面相配的两个法兰结合面是一个榫面和一个槽面。密封面更 窄。由于受槽面的阻挡，垫片不会被挤出压
4、紧面，且少受介质的冲刷和腐蚀。安 装时易于对中，垫片受力均匀，密封可靠，适用于易燃、易爆和有毒介质的运用。 只是由于垫片很窄，更换时较为困难。2、垫片设计与选择：应根据设计条件和使用介质，选定适当垫片种类、材 质、并确定垫片尺寸(内径和外径)，以此计算预紧和操作状态下压紧力，材质 为GB/T 3985石棉橡胶板垫圈。查管法兰 垫片 紧固件选用手册P12和P6466，从经济性及加工的难易程 度考虑，可选择整体法兰，密封面形式为平面。法兰 类型标准 号密封面 形式公称 压力/Mp公称 通经接管 外经所属 体系板式 平焊 法兰GB/T9113.1 -2004平面PN1.6MPDN100米制 系列欧洲
5、 体系3、螺柱设计：在选用适当螺柱材料基础上，根据垫片所需压紧力分别计算 螺栓面积，取大者作计算面积，实际螺柱面积应不小于计算面积。螺柱设计的 关键是须确定一尽可能小螺柱中心圆直径，通过试算合适螺柱规格和数量进 行。螺柱材质为用GB/T 69935 M9X25mm数量为4的螺柱。A,查管法兰垫片紧固件选用手册P69 PNMP平面突面整体钢质管法兰(GB/T9113.1-2000)可知：公称 通经DN连接尺寸法兰外 经D螺栓孔中 心圆直径K螺栓孔 径L螺栓数量n螺纹规 格10013812694M9密封面法兰法兰颈df厚度CNR1562131406B 、计算螺栓长度查管法兰 垫片 紧固件选用手册P
6、645可知：l = 2（C + AC） + m + z + T + Al + T11紧固件（双头螺柱）长度（mm）C 法兰厚度 C = 13 mmAC法兰厚度偏差AC =3 mmm 螺母最大厚度 m = 10 mmz 紧固件倒角端长度2mmTi螺栓或螺柱安装时最小伸出长度Ti二2mmAl螺栓或螺柱的长度偏差Al = 2mmT 点片厚度，一般取T = 3mm计算可得： L= 51 mm三、法兰强度校核1、轴向应力：对整体法兰（除图9-1 （c）、（g）外）：与2.5。 t小值。 Hfn/是法兰材料在设计温度下的许用应力，nt是壳体或接管材料在设计 温度下的许用应力。对按整体法兰计算的任意法兰及图
7、9-1 （g）所示的整体法兰：。W1.5 H/与 1.5nt小值。对图9-1 (c)所示的整体法兰：o 1.5 o /Hf2、环向应力：o o ftTf3、径向应力：o o /Rf4、组合应力：o+o 2o ft 及 o+o 2o ftH T f H R f5、剪应力：在预紧和操作两种状态下的剪应分别小于或等于翻边(或圆筒) 材料在常温和设计温度下许用应力的 0.8 倍。四、明细表序号项目材质尺寸数量备注1法兰盘板材Q245R22螺柱GB/T69935M943垫片GB/T 3985石棉橡胶板24螺母Q235-A4注：法兰盘尺寸 ( mm)孔径9X4厚度d13五、总结本次设计主要对象是法兰，了解
8、到法兰的类别与各自用途、设计要求等，设 计过程中掌握了计算方法和设计要点，掌握了查阅资料，选用公式和搜集数据的 能力。对法兰设计有了深入了解，同时学习到对其他化工设备部件的设计方法。 设计中，查阅了大量资料，学到了很多关于零部件的设计，并知道它们各自的用 途与适用范围。从设计报告的完成中，学到了很多关于设计报告的知识要点，得 到老师的指导，学到了团队设计中的团队合作精神。感谢胡老师对本次设计的支持与指导，感谢队友之间的配合。参考文献（1）化工过程及设备设计 华南工学院化工原理教研室 （1987）（2）化工设备机械基础 喻健良 大连理工出版社 （2009）（3）化工原理课程设计贾绍义等，天津大学出版社 （2003）（4）管法兰 垫片 紧固件选用手册 机械工业出版社 2006.3
