Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Перемещения шпилек уШу затворной части корпуса ук и обтюратора уа при предварительной затяжке и от давления выражены через соответствующие единичные коэффициенты податливости ушз, Укз, Упз и Ушд, укд, Упд, которые ПреДСТЭВЛЯЮТ собой деформации под действием силы, равной 9,8 Н. Расчет деформаций фланца выполнен с учетом местных радиальных нагрузок по приближенному методу Бидермана; при этом принято, что цилиндр имеет постоянную толщину стенки, равную утолщенной части фланца. Перемещения обтюратора рассчитаны по схеме усредненных напряжений; рассмотрены случаи работы обтюратора в пределах зазора и в контакте с упорным буртом.
Усилия, действующие на шпильки ршд и обтюратор в осевом Аід и радиальном рнил направлениях для рабочего участка подъема давления при положении обтюратора в пределах зазора и в контакте с упорным буртом крышки, получены из рассмотрения системы уравнений, выражающих условия равновесия усилий совместности деформаций:
где Pr — осевое усилие на крышку обтюратора, PRT=nD\bp. Значения коэффициентов 4F, аг, с і и агн вычисляют, используя следующие формулы:
Pup2 = ^P3-OLiPr-,
Р*Д2 = ^Р§ -а§Рг-РШД2 = (1 -а2) P1
г»
(9)
Уш tg ? + Укз Ctg (? + Р) + 4|уп ctg (р + Р) .
ymtg? + I/K3Ctg(?-p) + 4il/nCtg(?-p) '
OC2 =
Уш tg ? + Укз ctg (? - Р) + ЧУи Ctg (? - р) ¦
С,
Ум
2птЕ
Укя =
яОр?
229 І —Іхіг; = n ; ?2—
hpDp 1 + I1
H0-Ha P* 4D,6 m—---; Tl1 =-
Da
г ljP
где p — угол трения; /ш — расчетная длина шпильки; E — модуль упругости; /ш, /п — площадь поперечного сечения, соответственно, шпильки и обтюратора; Nm — число шпилек в затворе; k — коэффициент толстостенности; у — отношение окружного напряжения на торце от местной нагрузки по Бидерману к окружному напряжению, вычисленному по Ляме, р, — коэффициент Пуассона материала деталей; остальные обозначения см. на рис. 73.
Принимая во внимание связанное с предварительным смещением постепенное изменение условий трения уплотнительных поверхностей, протекающее в некотором начальном интервале действия внутреннего давления, по аналогии с уравнениями (9) записаны основные уравнения для усилий на начальном участке подъема давления:
P ПД! = P з O1Pr; Pk=Pf-CtfPr;
Ршд, = Pr+(I-Ct1)Pr, (10)
AfH
Уш (1 — <*l) tg ? + 0КД--—- У КЗ — 2?ЛіУп
„R __Dk_-
OC1 ---
B уравнениях (9 и 10) коэффициент (1-а) можно рассматривать в качестве коэффициента основной нагрузки, который показывает, какая часть осевого усилия Pr передается на шпильки. При этом а есть коэффициент жесткости соединения. Так как на шпильки, кроме Pr, действует нагрузка пРг, где « = 0,5«itg(?—р), за счет PrR, приложенного к внутренней поверхности обтюратора, то на рабочем участке коэффициент (1—(?"), как правило, больше единицы, а коэффициент жесткости аг" отрицателен. Коэффициент жесткости O1 начального участка подъема давления связан с некоторыми трудно поддающимися учету и полностью невоспроизводимыми факторами (состояние уплотнительных поверхностей, жесткость контакта при предварительном смещении и др.). Значения коэффициента а, для рассматриваемых условий эксплуатации установлены экспериментальным путем и составляют 0,6—0,7. Коэффициент в уравнениях (9) условно показывает относительное уменьшение усилия предварительной затяжки в случае мгновенного изменения направления действия силы трения скольжения в момент начала подъема давления. 230 \ Минимальное усилие предварительной затяжки, обеспечивающее непроницаемость соединения, при условном отходе обтюратора от упорного бурта крышки на начальном участке определяется уравнением
1,8яХ?рт<7ХТ) cos (? — р) б0 Z1
pmin __cos ? cos р__уп ' 2 г
N [ 2g' ctg (? + p) + со («;«-«;«)J
a при отходе обтюратора от упорного бурта иа рабочем участке — уравнением
1,8яРрттат] cos (? — р) _ _бо_ /, _ а"р
pmlti^ __cos ? cos р_уп_ 2 Г
Nf' [2 ctg (?+(5)+0,(?* -«;*)]
где r-^-;
n,+a," /1,+a,* a,—a2
q — удельное давление герметизации для рабочего давления р; X—коэффициент запаса герметичности; т) — коэффициент, учитывающий свойства жидкой среды.
В формулах (11) и (12) символы с одним штрихом в верхнем индексе соответствуют положению обтюратора в пределах зазора бо, символы с двумя штрихами — положению обтюратора в контакте с упорным буртом крышки. В формулах (11) и (12) при работе обтюратора в пределах зазора коэффициенты ? = |7=1. Из выражений (11) и (12) видно, что с точки зрения герметичности затвора более благоприятным является случай работы обтюратора в пределах зазора, последний выбирается максимальным из условия прочности обтюратора по формуле
(13)
2Епт
где ят — запас прочности по пределу текучести.
Знание механизма работы затвора с двухконусным обтюратором позволяет определить нагрузки, действующие на детали затвора на различных стадиях нагружения, и перейти к расчету деталей на прочность. Далее приводится методика расчета на прочность обтюратора и фланца [18, 19, 32].
Обтюратор представляет собой короткую оболочку переменной толщины со сложным характером нагружения, деформированное состояние которой в значительной степени определяется податливостью корпуса, крышки и шпилек. Для определения напряженного и деформированного состояния обтюратора применена теория изгиба балок на упругом основании, что возможно ввиду аналогии дифференциальных уравнений изгиба оболочки и балки на упругом основании. При этом рассматривается изгиб полоски обтюратора шириной 1 см; действие отброшенных частей
