СОЕДИНЕНИЯ ФЛАНЦЕВЫЕ
СУДОВЫХ ВАЛОПРОВОДОВ

КОНСТРУКЦИЯ И РАЗМЕРЫ

 

 

 

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва

 

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Дата введения 01.01.75

Настоящий стандарт распространяется на фланцевые соединения валов, входящих в состав валопроводов судов, кораблей и плавсредств и устанавливает конструкцию и основные размеры фланцевых соединений.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 2169-80.

(Измененная редакция, Изм. № 3, 4).

1. КОНСТРУКЦИЯ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

1.1. В зависимости от типа соединительных болтов фланцевые соединения выполняют двух исполнений:

1 - с цилиндрическими болтами,

2 - c коническими болтами.

1.2. Конструкция фланцевых соединений в судовых валопроводах должна соответствовать приведенной на черт. 1.

Исполнение 1

Исполнение 2

Черт. 1

2. ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

2.1. Основные размеры фланцевых соединений должны устанавливаться в соответствии с черт. 1 и 2 по табл. 1 и 2.

Исполнение 1

Черт. 2

Таблица 1

Фланцевые соединения валов

Размеры, мм

Примечания:

1. Для диаметров вала D ≤ 130 мм допускается применять диаметр окружности расположения осей отверстий D₂, кратный 10.

2. Допускается опорные поверхности головок цилиндрических болтов протачивать до диаметра, равного 0,98S (S - размер под ключ по табл. 3).

3. Для валов судов, поднадзорных Регистру СССР, размер b₂ следует принимать не менее 0,2d_пр (d_пр - диаметр промежуточного вала).

4. Наружные диаметры у основания фланцев должны быть кратными 2 или 5.

5. Общая толщина соединяемых фланцев В в миллиметрах, включая возможные прокладки между ними, должна соответствовать ряду Ra 20 по ГОСТ 6636.

6. При изменении общей толщины фланцев В в миллиметрах диаметры d₂ и d₆ определяют по формулам:

d₂ = d₄ + 0,1(В+ h₁);

d₆ = d₄ + 0,1b_г (d₄, В, h₁ указаны на черт. 1 и в табл. 1, 2; b_г - толщина фланца со стороны гайки). Размер d₂ округляют до ближайшего значения натурального ряда чисел за счет изменения размера h₁.

7. Размер, указанный в скобках, применять не рекомендуется.

Таблица 2

Фланцевые соединения полумуфт

Размеры, мм

Примечания:

1. Допускается опорные поверхности головок цилиндрических болтов протачивать до диаметра, равного 0,98S (S - размер под ключ по табл. 3).

2. Общая толщина соединяемых фланцев В в миллиметрах, включая возможные прокладки между ними, должна соответствовать ряду Ra 20 по ГОСТ 6636.

3. При изменении общей толщины фланцев В в миллиметрах диаметры d₂ и d₆ определяют по формулам:

d₂ = d₄ + 0,1(В+ h₁);

d₆ = d₄ + 0,1b_г (d₄, В, h₁ указаны на черт. 1 и в табл. 1, 2; b_г - толщина фланца со стороны гайки). Размер d₂ округляют до ближайшего значения натурального ряда чисел за счет изменения размера h₁.

4. Для валов судов, поднадзорных Регистру СССР, размер b₂ следует принимать не менее 0,2d_пр (d_пр - диаметр промежуточного вала).

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2, 3, 4).

2.2. Минимальный радиус галтели фланца r₁ = 0,08D.

2.3. В технически обоснованных случаях (например при соединении фланца вала с фланцем полумуфты допускаются любые другие сочетания D, D₂ - z, D₃ - b₁ и соединительных болтов, с последующим выполнением расчета на прочность, с учетом методик приложений 1, 2.

(Измененная редакция, Изм. № 3, 4).

2.4. (Исключен, Изм. № 3).

2.5. Детальные размеры соединительных болтов должны устанавливаться в соответствии с черт. 3 и 4 по табл. 3.

Черт. 3

Черт. 4

Таблица 3

мм

Пример условного обозначения конического болта с резьбой М90 при категории прочности материала КП-28 и общей толщине спариваемых фланцев 200 мм:

Болт М90-200-28К ГОСТ 19354-74

То же, для цилиндрического болта:

Болт М90-200-28Ц ГОСТ 19354-74

(Измененная редакция, Изм. № 2).

2.6. Материал соединительных болтов - сталь с пределом прочности на растяжение не ниже той же характеристики материала вала. Группа испытаний - IV по ГОСТ 8479.

2.7. Соединительные болты центруют с двух сторон. Центровые отверстия - форма А по ГОСТ 14034.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2.8. Гайки - по ГОСТ 5918 и ГОСТ 10606. Для гаек по ГОСТ 5918 допускается проточка резьбы по высоте коронки.

Допускается применение гаек по ГОСТ 5915 и ГОСТ 10605 со стопорением их способом, одобренным Регистром СССР или заказчиком.

2.9. Размеры гаек для болтов с диаметром резьбы d свыше 160 мм должны устанавливаться в соответствии с черт. 5 по табл. 4.

Черт. 5

Таблица 4

Размеры, мм

Пример условного обозначения гайки с резьбой M180 при категории прочности материала КП-28:

Гайка М180-28 ГОСТ 19354-74

2.10. Предел прочности на растяжение материала гайки должен быть менее предела прочности на растяжение материала болта на величину, регламентируемую технической документацией, утвержденной в установленном порядке.

2.9, 2.10. (Измененная редакция, Изм. № 4).

2.11. Резьба болтов и гаек метрическая, допуски - по ГОСТ 16093.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

2.12. Предельные отклонения размеров и сборка фланцевых соединений - по технической документации, утвержденной в установленном порядке.

2.13. Диаметр отверстия d₉ под шплинт следует сверлить при монтаже.

(Введен дополнительно, Изм. № 2).

2.14. Соединительные болты должны быть изготовлены по чертежам, представляемым проектантом валопровода.

(Измененная редакция, Изм. № 2, 4).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Рекомендуемое

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Исходные величины:

Р_у - упор гребного винта, кН;

Р_п - расчетная перерезывающая сила, кН;

М_р - расчетный изгибающий момент, кН·м;

М_к - крутящий момент от главного двигателя, кН·м;

σ_р - допускаемое напряжение от монтажных и расцентровочных нагрузок, МПа;

σ_т - предел текучести материала болта, МПа;

т - степень осевого сверления вала.

(Измененная редакция, Изм. № 4).

1. Изгибающий момент во фланцевом соединении М_ф, кН·м, вычисляют по формуле

М_ф = 0,1σ_р(0,01D)³ (1 - т⁴) + М_р.

2. Осевую растягивающую силу во фланцевом соединении Р₀, кН, вычисляют по формуле

Р₀ = A_рP_y ⁺ A_мМ_ф,

где  и  - коэффициенты, числовые значения которых определяют по табл. 1 и 2.

3. Касательную срезающую силу во фланцевом соединении Р_к, кН, вычисляют по формуле

Р_к = А_р · Р_п + 0,5А_м · М_к.

4. Нижний предел усилия затяжки болтов, обеспечивающий нераскрытие стыка фланцев, Р_н, кН, равен:

Р_н = Р₀ - для фланцев исполнения 1,

 - для фланцев исполнения 2

где  - коэффициент, числовое значение которого определяют по табл. 1 и 2.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 4).

5. Верхний предел усилия затяжки болтов, обеспечивающий отсутствие остаточных деформаций в болтах при условии Р_в ≥ 2Р_н, Р_в, кН, вычисляют по формуле

,

где  см² - одна десятая площади поперечного сечения болта (см. табл. 1 и 2).

Таблица 1

Коэффициенты для фланцевых соединений валов

Примечание. Значения R_т рассчитаны для фланцевых соединений исполнения 2.

Таблица 2

Коэффициенты для фланцевых соединений полумуфт

Примечание. Значения R_т рассчитаны для фланцевых соединений исполнения 2.

(Измененная редакция, Изм. № 2, 4).

6. Рекомендуемое усилие затяжки болтов Р_з, кН, вычисляют по формуле

Р_з = 0,5(Р_н + Р_в).

7. Степень передачи крутящего момента трением между фланцами п вычисляют по формуле

где +Р_у - для переднего хода;

-Р_у - для заднего хода;

А_к = 1 - для цилиндрических болтов;

 дм - по табл. 1 и 2.

Пример. Определить рекомендуемое усилие затяжки Р_з и соответствующую ему степень передачи крутящего момента трением п на переднем ходу для фланцевого соединения валов при D = 340 мм, Р_у = 600 кН, Р_п = 50 кН, М_р = 20 кН·м, М_к = 300 кН·м, σ_р = 30 МПа, σ_т = 280 МПа, т = 0,6.

М_ф = 0,1σ_р(0,01D)³(1 - m⁴) + М_р = 0,1 · 30(0,01 · 340)³(1 - 0,6⁴) + 20 = 120 кН·м (12 тс·м);

Р_о = А_рР_у + А_мМ_ф = 0,1 · 600 + 0,77 · 120 = 150 кН (15 тс);

Р_к = А_рР_п + 0,5А_мМ_к = 0,1 · 50 + 0,5 · 0,77 · 300 = 120 кН (12 тс).

Р_н = Р_о = 150 кН (15 тс) - для цилиндрических болтов;

 кН (26 тс) - для конических болтов;

 кН (58 тс).

Условие  выполнено.

Р_з = 0,5(Р_н + Р_в) = 0,5(150 + 580) = 365 кН (36,5 тс) - для цилиндрических болтов;

Р_з = 0,5(Р_н + Р_в) = 0,5(260 + 580) = 420 кН (42 тс) - для конических болтов;

 - для фланцевого соединения исполнения 1;

 - для фланцевого соединения исполнения 2.

(Измененная редакция, Изм. № 4).

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Рекомендуемое

ОПТИМАЛЬНЫЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Условные обозначения

Е - расстояние между центром болта и началом галтели фланца;

d_р - диаметр болта в разъеме фланцев;

D_к - наружный диаметр вала или корпуса полумуфты у основания фланца;

D_в - рабочий диаметр вала (по обнижениям);

r - радиус галтели;

β - угол подрезки галтели относительно центра ее кривизны;

τ_к - расчетное напряжение кручения в валу;

τ_с - напряжение среза болтов;

D_р - расчетный диаметр вала;

т - степень внутренней осевой расточки полого вала;

z - число болтов;

D_ф - наружный диаметр фланца (расчетный);

D_о - диаметр окружности расположения болтов.

1. Условные расчетные соотношения:

                                                         (1)

                                                     (2)

                                                      (3)

где  ≥ 1,15 - для судов, поднадзорных Регистру СССР и Речному Регистру РСФСР.

                                                           (4)

                                                               (5)

2. Соотношение между диаметром вала D_в и диаметром болта в разъеме d_р вычисляют по формуле

при z > z_y

                                                  (6)

где ;

при z ≤ z_y

                                                     (7)

где .

3. Соотношение между диаметром окружности расположения болтов D_о и рабочим диаметром вала D_в вычисляют по формуле

                                                   (8)

4. Контрольные величины φ'_р и φ_б вычисляют по формулам:

- по прочности

                                                         (9)

φ'_р должно быть равно φ_р;

- по расстоянию между осями болтов

                                                  (10)

5. Соотношение между наружным диаметром фланца D_ф и рабочим диаметром вала D_в вычисляют по формуле

.                                                    (11)

Пример. Определить оптимальные геометрические характеристики для фланцевого соединения при следующих заданных значениях:

z = 16; φ₁ = 1,5; D_в = 300 мм;  = 1,0;  = 0,5;

β = 0;  = 1,0;  = 0,95; т = 0,6.

Определение характеристик

Так как z_y < z, расчет ведут по формуле (6).

Проверку проводят по контрольным величинам.

Условие φ'_р = φ_р выполнено.

Условие φ_б ≥ (1,85 ÷ 2,00) выполнено.

Значения φ_р = 10; φ_о = 2,3; φ_б = 4,5 и φ_ф = 2,5 являются оптимальными геометрическими фланцевыми характеристиками для любых диаметров вала D_в с обеспечением принятых в данном примере условий.

По полученным φ_о, φ_р и φ_ф определяют расчетные значения D_o, d_р и D_ф:

D_о = φ_оD_в = 2,3 · 300 = 690 мм;

 мм;

D_ф = φ_фD_в = 2,5 · 300 = 750 мм.

Номинальные размеры D_o, d_р и D_ф принимают по табл. 1 и 2 настоящего стандарта, округляя расчетные значения в сторону увеличения.

Для данного примера:

D_о = D₂ = 700 мм;

d_р = d₁ = 32 мм;

D_ф = D₁ = 750 мм.

Число болтов z принимают кратным половине его значения, соответствующего табличному D₂.

Для данного примера z = 15.

Толщину фланца b₂ и размеры центрирующей выточки D₃ - b₁ рекомендуется принимать любыми из числа установленных в табл. 1 и 2 настоящего стандарта.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное

Соответствие требований ГОСТ 19354-74 требованиям СТ СЭВ 2169-80

(Введено дополнительно, Изм. № 4).

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госкомитета СССР по качеству и стандартам от 07.01.74 № 28

2. СОГЛАСОВАН с ММФ, МРХ, МРФ, Регистром СССР и Речным Регистром РСФСР

3. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

4. Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта СССР от 12.11.90 № 2811

5. ИЗДАНИЕ (март 2004 г.) с Изменениями № 1, 2, 3, 4, утвержденными в мае 1980 г., декабре 1981 г., июне 1986 г., ноябре 1990 г. (ИУС 8-80, 3-82, 9-86, 1-90)

 

СОДЕРЖАНИЕ