水压试验热紧螺栓防咬合方法研究

如何有效避免热紧后螺栓咬合现象已成为制造企业的一项难题.通过研究表明,降低螺纹下表面粗糙度、采用能够打磨螺纹毛刺的工具、增大螺纹与未攻丝部分的间隙等方法可降低热紧后螺栓咬合的几率,提高产品质量,为企业节约成本.     

基于精细螺栓模型的爆破阀热固耦合密封性能分析

爆破阀是新一代核电机组的关键防护装置,正常运行时,要求阀门本体零泄漏,其密封性主要取决于热和工作载荷作用下的螺栓接头的力学性能。针对以往螺栓连接件分析中没有考虑螺纹细节的情况,建立了可以准确描述螺纹细节的精细化有限元模型;考虑了垫片非线性行为,垫片采用ABAQUS软件中的GASKET单元;对爆破阀温度场和应力场、螺栓拉伸力进行分析。发现了螺栓拉伸力最低的时刻,并评价此时垫片的密封性能。对不同螺栓预紧力下以及不同载荷下螺栓拉伸力变化情况进行了研究;对螺纹接触面状态变化与螺栓拉伸力关系、各螺距螺纹所占螺栓拉伸力比例、螺母转角与螺栓拉伸力关系进行分析;对过盈模型、Bolt Load模型、考虑螺纹装配的精细模型三种不同施加预紧力的模型分别进行模拟比较,得出精细模型能更真实地模拟螺栓拉伸力的变化过程。     

利用液态垫片防止泄漏

液态垫片曾称液状填料或液体填料,是一种防止法兰、端盖、管接头及螺栓螺纹等部位介质泄漏的密封材料。液态垫片初始的状态是呈流动性的液体或粘稠体,用刷子或刮片等涂敷能获得任意形状的密封涂层,因而具有以往密封材料所没有的独特性质。图1为液态垫片与固态垫片表面效果的差别。a)为固态垫片。此种垫片要完全密封金属表面有困难,时间一长会产生泄漏;b)为液态垫片。它能填充至金属表面的凹陷处,而且干燥后贴合得更紧,不易     

压缩机气缸盖联接螺栓的有限元分析

压缩机气缸盖联接螺栓是用来把气缸盖、垫片、缸体等重要可拆卸部件联接在一起,并提供足够的预紧力,以保证压缩机密封性能,因此联接螺栓的设计与校核对压缩机的可靠性非常重要。本文在理论分析的基础上,采用基于螺纹接触截面的有限元方法对气缸盖联接螺栓进行校核,不仅得到与理论计算相同的螺栓强度结果,而且使螺栓在不同工况下的应力分布情况及伸长量得到较好呈现。通过瞬态动力学分析得到螺纹部位应力应变的精确结果以及动态压差下螺栓应力的周期变化,为分析螺栓的疲劳周期提供依据,也为解决类似的螺栓联接分析问题提供重要的解决方法。     

新型的锁紧螺纹

Detroit“丝锥和工具”公司介绍了一种被称作Spiralock的新型螺纹(图2),它能防止螺纹零件在振动和冲击时发生的松动。该公司指出,这种螺纹可代替几乎任何紧固锁紧装置。具有Spiralock螺纹的盲孔能与具有普通螺纹的螺钉或双头螺栓相配合,而不需要锁紧螺母、塑料或化学垫片。这种新型螺纹经多次装拆仍能保证锁紧力。实验指出,锁紧力还可以有所增加。在螺钉或螺栓上,不需要增加扭矩就可以使其旋进螺纹孔中。当螺钉承受夹紧载荷时,便可锁紧。加上足够的反向扭矩后,螺钉又能自由地旋离工件。 在装配好的零件上,常常承受着振动和冲击。振动引起…     

紧固螺栓的强度验证和仿真

在给螺栓施加转矩的时候,转矩分配到螺栓杆上的载荷,会因螺栓垫片与连接件的摩擦因数、螺纹与连接材料间的摩擦因数的不同而发生变化.文中用实验的方法测得实际施加转矩后螺栓杆上的强度,与用软件仿真的强度结果进行对比,对比后按照实际测得的数据修改了仿真方法,最终使得仿真结果与实际测量结果相互拟合.     

具有非线性垫片的螺栓法兰连接的理论计算与实验研究

按现行规范设计的螺栓法兰连接不能保证有效的密封,本文基于A.I.Soler等人对螺栓法兰连接的分析,对一具有非线性垫片的螺栓法兰连接进行理论计算与实验。该计算从螺栓——法兰——垫片系统出发,考虑垫片的物理非线性以及螺栓的拉伸和弯曲,分别模拟了系统在预紧和操作阶段的螺栓应力、法兰应力和垫片应力。此外,对一实际的法兰连接进行了实验研究,试验结果与计算结果吻合较好。     

非金属垫片对螺栓轴力衰减影响的研究

由于非金属垫片硬度较低,有一定的回弹性,影响螺栓连接的可靠性,本文通过螺栓紧固的两连接件之间装配有无非金属垫片,从垫片厚度与数量、拧紧力矩及有无弹性垫片等方面分析了非金属垫片可能对螺栓轴力衰减的影响。     

采用新结构的快速锁紧螺帽

1.前言现有的螺帽是利用一面旋转,一面使螺栓同螺帽螺纹相咬合,造成即能拧进又能紧固的性能,但存在以下几方面的问题: (1) 一面旋转一面咬合较麻烦; (2) 螺纹的旋合率低; (3) 使用时螺杆的螺纹不能破损; (4) 受振动易松驰。市场上出售的各种螺帽或工具,只能满足其中一种性能,也就是各有利弊。能全部满足这些要求的理想结构就是锁紧螺帽。 2.锁紧螺帽的结构开始设计的螺帽如图1所示,从结构上     

螺栓法兰连接系统应力强度的研究

螺栓、法兰、垫片连接系统中各元件的应力大小和分布情况,是影响连接系统密封性能的主要因素。将非金属垫片的非线性性能及螺栓、法兰、垫片之间的变形协调关系考虑进去,建立了整个螺栓、法兰、垫片连接系统的有限元模型;研究在螺栓的预紧应力和连接系统的内压载荷作用下,螺栓、法兰、垫片的应力大小和分布情况,为定量研究接头的泄漏奠定基础。     

基于组合垫片和扭矩的螺栓连接有限元分析

为了分析加压加热器螺栓连接引起的泄漏问题,针对不同类型的垫片厚度进行组合,在不同扭矩下进行螺栓连接的有限元分析。首先建立了管板的三维有限元模型,管板装配体主要包括法兰、螺栓,内外垫片和容器压盖。通过改变组合垫片的材料和螺栓扭矩载荷来研究分析,分析结果发现在组合垫片和压力负载下,相同的垫片厚度,外垫片的应力值比内垫片更高,较厚的垫片可在榫舌区域提供较大的间隙,承受更大的扭矩,从而提高密封性能,分析结果还可以预测螺栓连接的性能,并揭示泄漏问题。     

基于有限元的LNG管道法兰连接紧密性分析

螺栓法兰连接是一种管道连接形式,其密封性能是工程中关注的重要问题,而垫片密封是螺栓法兰连接中被广泛应用的密封形式。综合考虑螺栓预紧力、管道压力、温度、管道结构及低温下材料力学性能,建立管道、法兰、垫片、螺栓系统的热-结构耦合有限元模型,分析螺栓法兰连接在安装工况、压力工况、低温压力工况下垫片接触应力分布规律、螺栓拉应力及管道位移变形。结果表明:低温压力工况下,垫片接触应力周向分布不均匀,管道结构对螺栓法兰连接密封性能有较大影响。     

高温下螺栓-法兰-垫片系统密封性能研究

温度和内压载荷对螺栓法兰连接的密封性能有着显著的影响。采用有限元技术,对DN100mm,PN40 MPa的管法兰连接进行了热及结构分析,探讨了高温稳态工况下法兰、垫片和螺栓的温度分布,分析了预紧、加压和升温后的螺栓以及垫片的应力变化。结果表明,法兰、螺栓以及垫片沿径向存在温度梯度;内压作用后垫片应力明显降低;升温后垫片外侧应力减小,内侧应力增大;加压及升温后螺栓应力均增大。     

泵法兰用金属缠绕垫失效问题研究

在某铜冶炼现场发生垫片失效事故,直接原因是泵进出口的突面法兰安装了不带有内外环的基本型柔性石墨金属缠绕垫,这不符合垫片使用标准的规定。为研究垫片失效的根本原因,对螺栓法兰垫片联接系统进行了热及结构的有限元分析。根据金属缠绕垫的压缩回弹特性,按照材料非线性进行基本型垫片的模拟。为研究内外环影响,采用线性化垫片模拟带有内外环的受力过程;为研究流体影响,通过CFD计算了法兰垫片间隙处过流的情况;为研究螺栓预紧力的影响,采用非线性垫片计算了过大螺栓预紧载荷下的情况。根据模拟结果,内外环对垫片的应力影响有限,流体过流对垫片的冲刷作用也很小,而当法兰螺栓预紧力过大时,升温后垫片应力会继续增加,热载荷在螺栓预紧过大时将对垫片产生额外附加载荷,这与现场运行一段时间后停机垫片失效特征一致,垫片失效的根本原因在于法兰联接螺栓预紧力过大。据此,现场施工中应强调力矩扳手的使用,加强对螺栓联接扭矩的安装指导,对设计中螺栓的等级使用应加强说明,对基本型金属缠绕垫的使用应严格限制。     

基于紧密度要求的非金属垫片应力场数值模拟

针对密封垫片的实际工作情况,将螺栓-法兰-垫片连接系统看成一个整体进行分析研究,并考虑系统中各元件之间的相互作用。以ASME B16.5标准中的NPS4 Class150法兰为例,建立螺栓-法兰-垫片连接系统的参数化三维有限元模型,模拟垫片材料的非线性行为。采用预紧单元模拟螺栓的预紧作用,研究了在不同预紧力和内压载荷的作用下,垫片应力的变化规律。研究结果表明:垫片应力的大小随着螺栓预紧力的增加而增大;随着内压载荷的升高,垫片的应力沿径向和周向分布更加不均匀。研究结果为螺栓-法兰-垫片连接系统的密封性能分析以及有限元法在该领域的应用提供了依据。     

螺纹连接松动测试平台设计与分析

倾覆力矩作用下的横向剪切力和轴向力易造成螺纹松动现象,为研究动态载荷下的螺纹连接松动机理,设计了1种螺纹松动测试平台。基于ADAMS、Workbench环境,对螺纹松动测试平台进行了运动学、有限元分析研究。研究结论表明,盆形连接件振幅大小满足螺纹松动实验运动学要求,通过分析偏心装置的应力分布为其材料选择提供理论基础。该装置可以对螺栓分布、预紧力的变化、连接件的刚度以及弹簧垫片等螺纹松动影响因素进行分析研究,利用数字化设计分析技术为螺纹松动测试装备开发提供了有益的探讨。     

水轮发电机主轴螺栓联接的有限元分析

针对"某水轮发电机主轴螺栓联接仅采用传统的安全系数法设计,得出的水轮发电机主轴无垫片螺栓联接的最大应力为72.0 MPa,可靠性不高"的问题,运用ANSYS软件,建立了由精细结构和一般结构组成的主轴螺栓联接有限元模型,精细结构为对称的1/12螺栓联接结构;一般结构只模拟上/下法兰,不包含螺栓,用来传递主轴的扭转力矩;两部分之间运用约束方程联接;采用了TARGE170/CONTA174单元模拟螺栓与法兰轴接触,PREST179单元模拟螺栓预紧。计算了在额定工作状态下,有/无14.5 mm垫片的主轴螺栓联接结构应力分布。研究结果表明,有/无14.5 mm垫片两种主轴螺栓联接结构均满足强度要求;无垫片结构的螺栓最大应力为92.6 MPa,比由安全系数法得到的结果大28.61%;有垫片结构的各部件应力增大4.10%~8.55%,螺栓最大应力为96.4 MPa,比无垫片结构增大4.10%。     

非金属垫片硬度对螺栓连接松动的影响研究

螺栓连接形式多样,尤其是当对某些部位有密封、消噪等要求时,会在螺栓连接中夹入非金属垫片。由于非金属垫片硬度范围广,在使用的过程中选择空间大,但实际应用时对垫片的硬度的选取并没有统一的规范造成产品质量参差不齐,存在安全隐患。为了探究非金属垫片的硬度对螺栓连接松动寿命的影响,选取了厚度为20 mm,邵尔D硬度分7、10、15的3种硬度进行探究性试验,并与不含非金属垫片的螺栓试验进行了对比,结果表明:硬度高的非金属垫片对螺栓预紧力保持效果更好。     

金属垫片接触应力分布解析算法

金属垫片密封是压力容器和管道中常见的密封形式,其失效极少是因强度不足引起的,泄漏是连接系统失效的主要原因.在真实螺栓法兰金属垫片连接结构中,垫片的局部接触应力对螺栓法兰连接结构密封性能的影响较垫片的平均压紧应力更大.笔者在Warters法的基础上,考虑了操作压力的影响,对法兰变形进行理论分析,推导了法兰偏转角的计算公式.根据法兰偏转角和金属垫片力学性能,提出了金属垫片接触应力分布的解析算法.解析计算得到的平均应力与数值模拟结果较为接近,但垫片外缘的最大应力小于数值模拟值,金属垫片接触应力的解析计算方法可作为一种保守的工程算法,可用于真实螺栓法兰金属垫片连接结构的设计.     

双相不锈钢球阀螺纹连接咬合分析和对策

介绍了一片式双相不锈钢球阀螺纹连接,其螺纹副之间容易发生咬合现象,通过结合工厂实际生产CD3MN双相不锈钢阀门和进行实验,提出预防咬合的措施和对策。经过实验结果和生产,在保证密封的情况下,避免了螺纹的咬合现象。