Jdi na obsah Jdi na menu
 


Příruba (např. dle ČSN)

10. 7. 2013

 

 1. Použité značky a jednotky 

 

 

Poř. č.

Značka

Název veličiny

1.

F1,2

síla způsobující plastickou deformaci

2.

A1,2

plasticky deformovaná plocha

3.

(sigma)0

napětí na mezi kluzu

4.

Wpl

plastický průřezový modul

5.

M

moment síly od utahování šroubů

6.

e1,2

rameno sil F1,2

7.

SH

statický moment horního průřezu k půlící ose

8.

SD

statický moment dolního průřezu k půlící ose

9.

ML

moment z boků výseče

10.

MK

moment z vnitřku výseče

11.

M

moment z vnějšku výseče

12.

S

rozměr dle obrázku

13.

rk

poloměr dle obrázku

14.

p

provozní tlak

15.

 

 

16.

 

 

 

2. Seznámení s problémem

Většina přírub, které odpovídají normám se nepočítá. Jejich tvar a materiál je již při výrobě použit takový, aby vyhovovaly zadanému tlaku a teplotě. Avšak přírubový spoj jako celek( tj zejména těsnění a šrouby) bývá kontrolován. Zejména je to nutné, je-li požadována garance těsnosti. Příruby odpovídající normám mohou být použity bez výpočtu za těchto podmínek:
a.                       při normálních provozních podmínkách nepřekročí výpočtový tlak hodnotu jmenovitého tlaku, uvedeného v tabulkách příslušné normy pro uvažovanou přírubu při výpočtové teplotě
b.                       při zkušebních nebo výjimečných podmínkách nepřekročí výpočtový tlak hodnotu 1,5 násobku jmenovitého tlaku uvedeného v tabulkách při odpovídající teplotě
c.                       těsnění je některé z přípustných těsnění podle normy
d.                      šrouby jsou též navrženy v souladu s normou
e.                       zatížení příruby je necyklického charakteru
f.                        rozdíl mezi teplotami šroubů a příruby nepřekračuje povolenou mez (50st.C)
g.                       rozdíl součinitelů tepelné roztažnosti šroubů a příruby nesmí být větší než stanovená mez (cca 10%)
 
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

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

4. Princip plastického výpočtu

Ohyb v plastické oblasti – Grammelův kroužek
 
 

obr1.jpg

Obr. Grammelův kroužek
 
Pro plastický ohyb platí:  

 prirvz1.jpg           prirvz2.jpg           prirvz3.jpg

Plastická osa půlí průřez obecný plastický ohyb:

prirvz15.jpg

 

Dále provedeme aplikaci uvedených  vztahů na  přírubu dole: 

obr2.jpg

Obr. Plastizace příruby 

prirvz5.jpg 

prirvz6.jpg 

prirvz7.jpg

 

obr3.jpg

 

Obr. Momenty na přírubové výseči 
Z obrázku nahoře vyplývá, že
prirvz8.jpg
po vykrácení dostaneme

prirvz9.jpg

prirvz16.jpg 

prirvz17.jpg 

prirvz18.jpg

 

 
5. Síly a momenty působící na přírubu pro výpočet s využitím plasticity
·                    Síly působící na přírubu:
a)   Zatížení od šroubů W
Zatížení šroubů a průřezy se musí počítat pro montážní a provozní podmínky (může být i několik provozních stavů).
aa)                         Montážní podmínky. Minimální zatížení šroubů pro dosažení vyhovujícího spoje je funkcí těsnění a efektivní plochy těsnění při usazení     WA
bb)                        Provozní podmínky.Vnitřní tlak působí ve smyslu oddělení spoje a zatížení šroubů musí udržet dostatečný tlak na těsnění pro zajištění těsnosti spoje. Minimální zatížení šroubů za těchto podmínek je funkcí konstrukčního tlaku, materiálu těsnění a efektivní dotykové plochy pro udržení těsnosti spoje zatíženého tlakem.        Wop
c)        Síla(Reakce) od stlačování těsnění       Hg
d)       Síla od vnitřního tlaku tekutiny                       Ht
e)        Síla působící v potrubí                          Hd
Můžeme přepočítat i působení momentu na tuto sílu.
 

125.jpg

Obr. Síly působící na přírubu
 
·                    Momentová rovnováha:
a)                         Montážní podmínky příruby:
Celkový moment působící na přírubu je: 

prirvz13.jpg

b)                        Provozní podmínky příruby:
Celkový moment působící na přírubu je:  

prirvz14.jpg  

Z těchto momentů a plastického modulu průřezu je možno vypočítat namáhání v přírubě.

 

6.  Literatura a odkazy pro další a podrobnější informace 
ČSN EN 13480-3 Kovová průmyslová potrubí – Část 3 Konstrukce a výpočet, Příloha D Příruby
ČSN EN 13445-3 Netopené tlakové nádoby – Část 3: Konstrukce a výpočet. 
ČSN EN 1092-1         Příruby a přírubové spoje – Kruhové příruby pro trubky, armatury, tvarovky a příslušenství s označením PN – Část 1: Příruby z oceli
ČSN EN 1092-2         Příruby a přírubové spoje – Kruhové příruby pro trubky, armatury, tvarovky a příslušenství s označením PN – Část 2: Příruby z litiny
Save M.A., Massonet C.E.: Plastic Analysis and Design of Plates, Shells and Disks, North Hill, 1972
Babinský M.: Nové metody pevnostních výpočtů aparátů chemických zařízení, Strojírenství 10, 1983
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