[发明专利]一种背部承压平盖设计方法

权利要求书

1.一种背部承压平盖设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：计算垫片压紧力作用中心圆直径Dg；

步骤二：计算平盖总厚度B值；

步骤三：求出因计算压力Pc而产生的作用下平盖背面的总作用力W，并依据力的平衡条件，这个总的作用力数值就等于作用到密封垫上的力F；

步骤四：校核平盖危险工作面的截面强度，具体方法是：

由于平盖工作面截面承受两向应力，分别是，因密封垫压紧力而产生的弯曲应力σam和因密封垫压紧力而产生的剪切应力τa，因此，校核平盖工作面截面承受的弯曲应力和剪切应力是否满足压力容器设计标准规范中弯曲应力和剪切应力的最大值，其具体实现是：

依据材料力学理论，σam和τa值按下式求得：

式中，σam为平盖危险截面外表面轴向弯曲应力，F为平盖垫片压紧力，Dg为垫片压紧力作用中心圆直径，Da为平盖危险截面直径，b为平盖危险截面厚度；

式中，τ_a为平盖危险截面处的剪切应力；

依据材料力学理论，在两向应力σ和τ·状态下：

σ2＝0 (6)

式中，σ·为拉应力，τ·为剪切应力，σ1为第一主应力，σ2为第二主应力，σ3为第三主应力；

采用第四强度理论：

则有下式成立：

当平盖危险截面受力为纯剪切应力时：

σ2＝0

将上述的σ1、σ2和σ3代入第四强度理论的公式内则有：

经推导：

因此依据第四强度理论要限制纯剪切应力的数值不超过0.6[σ]^t，即：

对于密封平盖类的零部件，压力容器设计标准规范中给出的限制是0.7[σ]^t，因此将本校核计算式中的σm以Kσam代入公式(9)，则有：

式中，K为应力集中系数。

2.根据权利要求1所述的一种背部承压平盖设计方法，其特征在于：步骤一中计算垫片压紧力作用中心圆直径Dg的方法为：依据压力容器设计标准规范GB150.3法兰的设计方法，依据压紧面形状，确定垫片接触宽度N和垫片基本密封宽度b₀，并根据下述规定计算垫片有效密封宽度b1；

当b₀≤6.4mm时，b1＝b₀；

当b₀＞6.4mm时，

当b₀≤6.4mm时，Dg等于垫片接触的平均直径，即Dg＝(D2-D1)/2；

当b₀＞6.4mm时，Dg等于垫片接触的外径减去2b₀，即Dg＝D2-2b₀；

式中，Dg为垫片压紧力作用中心圆直径，D1为垫片内直径，D2为垫片外直径。

3.根据权利要求1所述的一种背部承压平盖设计方法，其特征在于：步骤二中计算平盖总厚度B值的方法为：

依据ASME规范VIII-I篇UG-34节给出的公式计算出平盖总厚度t值，此处的平盖总厚度t即为步骤二中所述的平盖总厚度B值，

UG-34给出无拉撑平盖的最小厚度计算公式如下：

式中，d为计算直径，此处取密封垫的压紧力中心圆直径Dg；C-形状特征系数；P-计算压力，S-平盖材料许用应力，E-焊接接头系数。

4.根据权利要求1所述的一种背部承压平盖设计方法，其特征在于：步骤三中，具体计算公式为：

式中，F为作用到密封垫上的力，Pc为平盖背部承压计算压力，D₁为垫片内直径。