一种无石棉金属缠绕垫片压紧应力的解析算法.pdf

2014年4月
润滑与密封
Apr.2014
第39卷第4期
LUBRICATION ENGINEERING
Vol 39 No4
D01:10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.015
种无石棉金属缠绕垫片压紧应力的解析算法
魏明福刘美红李遇贤葛夏文孙岩
(昆明理工大学机电工程学院云南昆明650093)
摘要:在螺栓法兰系统中,墊片的局部压紧应力比平均压紧应力对法兰连接可靠性的影响更大,而现有的试验技
术无法确定墊片上局部应力的分布情况。考虑内压时的法兰转角和垫片的力学性能,提出垫片径向压紧应力分布的解
析算法。解析法计算的结果与数值模拟得到的应力分布基本一致,虽然垫片内缘应力值的解析计算结果较数值模拟果
8偏小,但仍满足工程近似计算的精度要求。分析结果表明,垫片径向压紧应力不是均匀分布的,而是由垫片内缘向外
缘逐渐增大。
关键词:解析算法;压紧应力;螺栓法兰系统;缠绕垫片
中图分类号:TB42文献标识码:A文章编号:0254-0150(2014)4-079~4
Analytical Algorithm for Compression Stress of Non-asbestos
Spiral-wound Gasket
Wei Mingfu Liu Meihong Li Yuxian Ge Xiawen Sun Yan
Faculty of Mechanical and Electrical Engineering, Kunming University of Science
Technology, Kunming Yunnan 650093, China)
Abstract For bolt-flange connection s stem, flange connection reliability is more influenced by local compressive stress rather than
mean compressive stress. Nevertheless, the stress distribution on gasket cannot be determined by curent technique experimentally. An an
alytical solution of stress radial distribution on gasket was proposed by considering the influence of intermal pressure on the mechanical pro
erty of flange rotating angle and gasket. The result of analytical solution and numerical solution is consistent, and although the stress value
on the inner rim of gasket by analytical solution is less hat that by numerical solution, the error between them meets the requirement of en
gineering accuracy. The analytical result shows that the stress on gasket is in nonuniform distribution in radial direction, it is increased from
Inner rim to outer mm
Keywords: analytical algorithm; compressive stress; bolted flanged systems; spiral-wound gasket
螺栓法兰连接系统广泛应用于压力容器和压力管垫片,对法兰螺栓结构的整体性能越有利。通过观察
道系统中,其失效形式主要表现为泄漏。然而垫片的垫片的应力应变曲线2,可知垫片的变形量随垫片压
密封性能在很大程度上取决于材料的变形强度特性,紧应力的增加而增加。在操作工况下,螺栓法兰系统
特别是维持连接密封的最小压紧应カ大小。对于同各部件会发生变形,法兰面和垫片之间产生相对分离
材料,在同样量级的密封性能下,压紧应力越低的的倾向,垫片应力减小,垫片的变形量相应也减
如果墊片的变形量小到不足以补偿由介质压力造成的
*基金项目:国家自然科学基金项目(51165014);云南省科技
计刘项目(2012FB130);云南省教育厅科学研究基金项目
法兰与垫片压紧面的分离产生的间隙,系统密封的紧
(2012YS40)
密性将会大大降低。所以,要维持连接系统的密封
收稿日期:2013-10-23
性,墊片上压紧应カ的大小必须保持在一定的范围
作者简介:魏明福(1985-),男,预土研究生,研究方向为数内。
字化设计与制造.E-mail:mingfu_wei@163.com.
通讯作者:刘美红(1973ー),女,博士,教授,博土生导师,
垫片的局部压紧应力比平均压紧应力对法兰连接
研究方向为机被系统多场耦合理论及数值模拟数字化设计与制可靠性的影响更大“?。而现有的试验技术,在不影
Si.E-mail:liumeihong6199@sohu.com
响垫片应力变化的情况下,只能对垫片内缘及外缘的