Jdi na obsah Jdi na menu
 


Příruba (např. dle ASME)

10. 7. 2013
 
  

1.    Použité značky a jednotky 

 

Poř. č.

Značka

Název veličiny

1.

M

zatěžovací moment prstencové výseče

2.

Ms

vnitřní moment prstencové výseče

3.

Ma

moment od utahování šroubů příruby

4.

Mo

moment mezi přírubovým listem a trubkou

5.

E

modul pružnosti

6.

(sigma)

napětí

7.

(epsílon)

poměrné prodloužení

8.

r

vnitřní poloměr trubky

9.

(delta)r

nárůst vnitřního poloměru trubky

10.

rs

střední řidící poloměr přírubového prstence

11.

s

tloušťka stěny trubky

12.

b

rozměr přírubového listu

13.

h

tloušťka přírubového listu

14.

(fí)

deformační natočení přírubového listu

15.

d0

průměr otvoru pro šrouby

16.

 

 

17.

 

 

 

 

2.Seznámení s problémem

 
Přírubový spoj je vystaven za provozu vysokému namáhání, neboť se zde sečítají různé vlivy. Nejvíce je přírubový spoj namáhán nutným utažením přírubových šroubů, které vyvolává jeho předpětí. Další namáhání vznikne působením vnitřního přetlaku a také působením tepelného šoku stěnou za provozu. K uvedeným namáháním přistupují další namáhání, zejména od sil a momentů vyvolaných teplotní dilatací potrubí, jeho vlastní vahou apod. Za ohřevu a chladnutí se zvyšuje namáhání přírubového spoje, neboť změna teploty přírubového listu a přírubových šroubů je různá. V přírubovém listu vznikají především přídavná napětí ohybová, ve šroubech přídavná napětí tahová. Namáhání příruby mají složitý průběh a jsou převážně ohybová. Rozhodující hlavní napětí jsou u listu příruby obvodová (tangenciální) a ve směru poloměru (radiální). V krku příruby jsou hlavní napětí ve směru osy (axiální) a ve směru obvodu (tangenciální).
Dále uvedený výpočet pevnosti přivařovacích přírub s krkem vychází z rozboru napjatosti přírubového spoje založeného na představě, že přírubový spoj je složen z mezikruhové desky (listu) namáhané ohybovým momentem vyvolanými silami ve šroubech a tlakem v těsnící ploše. List je namáhán dvojosou napjatostí, přičemž obě hlavní napětí mají povahu napětí ohybových. U přírub je zpravidla větší napětí ve směru obvodovém (tangenciálním) než ve směru radiálním.
 

3. Druhy výpočtů příruby

Výpočet je tedy možno provádět:

·                    Podle využití plasticity:

a)                        s využitím plasticity je dimenzování dle ČSN EN 1591, ČSN 69 0010, příp. DIN 2505 z elastoplastického stavu – (zahrnuto též v ČSN EN 13445); mezní moment je dán součtem plastického momentu v krku ( plastický kloub) a plastického momentu v listu
b)                        elastický výpočet je dimenzování dle ASME jako staticky neurčitá konstrukce (komplikovaný výpočtový postup, řešení pomocí grafů) – elastický model výpočtu

·                    Podle zapojení jednotlivých částí příruby do výpočtu lze výpočet rozdělit na metody:

a)                        Integrální metoda. Je brána v úvahu podpora pláště a napětí v plášti jsou počítána, dále bere v úvahu list příruby a kuželový krk (kterým může být i svar)
b)                      Volná metoda. Je předpokládáno, že příruba není podepřena pláštěm a napětí v plášti jsou zanedbána. Nesmí být použita pro točivé příruby
c)                        Metoda točivých přírub. Tato metoda se používá pouze pro násuvné a točivé příruby

·                    Podle silového působení příruby:

a)                        Příruby jsou v hlavním silovém poli
b)                        Přírubový spoj je ve vedlejším silovém poli

·                    Podle typu těsnící plochy ( více viz příslušná kapitola):

a)                        Těsnící lišta
b)                        Pero/Drážka
c)                        Nákružek/Výkružek
d)                        Rovná plocha
 
 

4.  Princip elastického výpočtu

Elastický výpočet provedeme pro jednoduchou přírubu se spoluúčastí pláště potrubí podle obrázku dále. Jde o výpočet Timošenko-Grammelův. Také je vidět jsou vidět rozměry a předpokládaná deformace  přírubového listu a připojené trubky.
 
 obr2.jpg
Obrázek - Rozměry a předpokládaná deformace příruby
 
Z Hookova zákona odvodíme:
                           

vzo1.jpg

           

vzo2.jpg

 

vzo3.jpg

 
Z trojúhelníku na obrázku dole odvodíme:

vzo4.jpg

a potom:

vzo5.jpg

Z toho:

vzo6.jpg

Abychom mohli porovnat úhel kroužku a pláště trubky, které jsou stejné, což je deformační podmínka, musíme vypočítat napětí. Vše ostatní známe. 

vzo7.jpg

 

 

obr3.jpg

Obrázek - Prstenec příruby s vektory momentů
 
Podle obrázku vypočítáme Ms, neboť:

vzo8.jpg

 

vzo9.jpg

Nyní se vrátíme k výpočtu (fí). Do vzorce výše dosadíme odvozený výraz za napětí, potom:
 

vzo10.jpg

Dále je nutno použít deformační podmínku, která se týká rovnosti úhlů natočení listu příruby a trubky
  

vzo11.jpg

pro list příruby
 

vzo12.jpg

pro trubku, kde

vzo13.jpg

          Při elastickém výpočtu příruby s krkem je situace složitější, jak je uvedeno na obrázku, avšak postupujeme obdobně.

obr4.jpg

 Obrázek Rozčlenění příruby s krkem pro elastický výpočet

 

5.  Literatura a odkazy pro další a podrobnější informace 

Babinský M.: Přednáškový cyklus, "Moderní metody navrhování částí tlakových nádob, 2003-2014, TConsult Brno

Bochníček: Výpočtové metody přírub 1. a 2. díl, Výzkumný ústav Královopolské strojírny, 1961