Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 100
Текст из файла (страница 100)
При жесткой ааделке обоих концов, что соответствует распространенному в практике способу крепления трубопроводов, зту частоту собственных колебаний прямолинейного стального трубопровода можно определить с учетом веса заполняемой его жидкости по выражению (470) где Ь вЂ” расстояние между опорами в см," К вЂ” модуль упругости материала в кГ/см', У вЂ” момент инерции сечения трубы в см', е — ускорение силы тяжести в см/сек', 6, и С вЂ” вес погонного сантиметра трубопровода и жидкости в кг/см. Частота собственных колебаний изогнутого участка трубопро- вода выше при всех прочих одинаковых условиях частоты прямо- линейного участка, причем это превышение зависит от радиуса изгиба трубы. На частоту собственных колебаний трубопровода несколько влияют величины внутреннего давления и скорости течения жидкости.
С учетом влияния этих факторов выражение для~вычисления частоты собственных колебаний примет вид (471) зз где Р = р)+ т — кГ; з'ЕУ Ргр —— , — значение критической силы по Эйлеру в кГ; р — давление жидкости в трубопроводе в кГ/см'; / — площадь внутреннего сечения трубопровода в смг; пь — масса жидкости на единицу длины в кг сека/см; и — скорость течения жидкости в трубопроводе в см/сек. Наблюдения показывают, что частота рассматриваемых колебаний труб гидросистем машин обычно превышает 100 г>/ и соответствует порядку частот возмущающих импульсов, действующих в гидросистемах.
517 т50 И 700 ф Стойкость трубопроводов против колебаний и соответственно против усталостных разрушений повышается при внешнем демпфировании энергии колебаний, при применении которого ампли- туда колебаний и соотВтс ветственно вибронапряжеФ~ 'ч 0 ния в трубопроводе сни~ь Р=0 жаются. Возможность попада- Р 02кГ/см ния какого-либо участка трубопровода в резонансный режим колебаний зар*0 ~ висит, как известно, от массы трубопровода, а также от его геометрических и упругих характеристик.
0 В частности расстояние между углами крепления Ра ОЯНЦО м ду ОПОРами трубопровода дол но быть Рис. 301. Зависимость частоты колебания возможно малым. трубы от расстояния между опорами. ' На рис. 301 приведены графики зависимости частоты собственных колебаний трубопроводов от расстояния между опорами. Для демпфирования энергии колебаний в зажимах труб применяют прокладки из материала, который хорошо поглощает (рассеивает) энергию колебаний.
В частности применяют прокладки из пористой резины, выполняемые обычно в виде резиновых втулок, посаженных на трубу. Соединение труб и соединительная арматура ч Для соединения труб применяют как неразборные, так и разборные соединения. Неразборные соединения. Для трубопроводов, не подлежащих демонтажу, имеют преимущество неразборные соединения со специальными переходными втулками (муфтами) (рис.
302, а) с пайкой труб твердым припоем илн сваркой. Применяют как прямой, так и косой обрез втулки (рис. 302, б), причем последний предпочтительнее прямого вследствие понижения напряжений в поверхностном слое трубы эа счет распределения их на большую длину. Длина втулки обычно равна 50 — 80 мм.
Трубы монтируются во втулке с ваэором между торцами, равным толщине стенки трубы. Применение нерааборных соединений позволяет значительно (на 25 — 30%) уменьшить вес трубопровода в сравнении с раэборными соединениями. 818 В ряде случаев вместо муфты применяют раздачу конца одной иа труб (рис. 302, в) на двойную толщину стенки трубы;,длина раструба должна быть равна 50 — 60 лш. На рис.
302, г показана схема одного из воаможных соединений труб пайкой с применением самофлюсующегося припоя в среде аргона. В конусных концах муфты выполнены отверстия, против ю Ррс. 302. Нерааборные соедннеаил труб которых на внутренней цилиндрической поверхности муфты проточены кольцевые канавки, в которые аакладывается припой.
Диаметральный зазор между внутренним диаметром муфты н наружным диаметром трубы выбирается в пределах 0,05 — 0,1 мм. Подлежащие пайке концы труб зачищают и вводят в муфту, затем место соединения нагревается в среде аргоца до температуры плавления припоя, Для этого применяют индукционный нагрев в высокочастотном поле, благодаря чему зона нагрева трубопровода может быть сведена к минимальной величине. В качестве припоя обычно испол ьауется сплав иа 71,8% серебра, 28% меди и 0,2',б лития.
Для замены какого-либо а! б) Рнс. 303. Системы уплотнений фланцеучастка трубопровода в эксплуатапионных УсловиЯх со- выл соединений труб с помощью реаиответствующие муфты нагре- новых колец ваютдо расплавления припоя, после чего поврежденную секцию удаляют к впаивают новую, испольауя те же муфты. Равборные соединения. Трубы с внутренним диаметром более 40 мм обычно соединяют при помощи круглых или квадратных фланцев (рис. 303).
Уплотнение фланцев обычно осуществляют с помощью мягких (медных или алюминиевых) прокладок (колец) (рнс. 303, а), И9 а также с помощью уплотнительных О-образных и прямоугольных резиновых колец (рис. 303, б). Для промежуточных соединений тонкостенных труб небольших диаметров (до 30 — 35 лам), а также для присоединения их к агрегатам гидросистем в основном применяют арматуру под разваль- Рис. 304. Схемы соедикевия труб раээальцовкой цовку труб (по наружному конусу) (рис.
304, а), которые в этом случае должны быть изготовлены иэ ковкого металла, допускающего разпальцовку в холодном состоянии. Распространены углы развальцовки от 30 до 90' (в 'СССР 60', в Англии 30' и в США 37'). Сочетание штуцеров и труб с 30 разделкой под различными угОуч лами недопустимо. Соединение с развальцовкой трубы отличается простотой, л' но может быть рекомендовано для стальных труб лишь для со давлений 200 — 300 кГ(сме. за Они допускают при стальной трубе и арматуре повторные демонтаж и монтаж без снижения прочностных характеристик и потери герметичности, а также б) пригодны для работы в широком диапазоне температур и давРис.
305. Нвппелькое (сферическое) ленни соедивеиие труб Выносливость соединения в значительной мере зависит от зазора г между внешним диаметром трубы и внутренним диаметром ниппеля (рис. 304, б), увеличиваясь с уменьшением последнего. Ввиду этого для повышения усталостной прочности соединений трубопроводов в ряде случаев применяют соединения собкатанными для устранения зазора ниппелями или с ниппелями с конусной наружной поверхностью, посаженными в 'накидную гайку с натягом.
Предел усталости повышается также при выполнении на хвостовике ниппеля фаскн (рис. 304, а). При более высоких давлениях (300 — 400 кГ)слье) распространено ншшельное (шаровое) соединение (рис. 305), которое целе- сообразно также применять в трубопроводах, подвергающихся частому демонтажу. Герметичность этого соединения обеспечивается плотным контактом поверхности стального шарового ниплеля с конической поверхкостью штуцера. Сварка сферического киппеля с трубкой производится встык (рис.
305,а) и с заделкой трубы в расточке пиппеля (рис. 305, б). Усталосткая прочность и надежность при сварке вторым способом значительно (примерно Штуцер ниппель Трупа упраапа Рис. 306. Герметизация соедивевия с помощью твердого металлического кольца в 2 — 3 раза) выше, чем при сварке по первому способу.
Сварку рекомендуется производить токами высокой частоты. Применяются также прочие соединения труб, в частности распространенные соединения с уплотнительными резиновыми кольцами круглого сечения. Для работы в условиях высоких температур применяется соединение, представленное ка рис. 306.
При затяжке накидкой гайки ниппель под действием коиусной части штуцера острым своим концом врезается в трубу, герметивируя стык. Одновременно с этим ниппель выпучивается, создавая контакт с внутренней конической поверхностью штуцера. Благодаря пружинящему действию пиппеля обеспечивается плотвый контакт соединения при температурных деформациях деталей. Соединение пригодно для работы при давлениях до 800 в $000 кГ/слез. К недостаткам этого соединения относится невозможность повторного монтажа, а также зависимость усталостпой прочности от температуры.
В штуцерах, которыми трубопроводы присоединяются к гидроагрегатам, применяют цилиндрическую и кокусную резьбы. Последняя имеет преимущество перед первой, так как не требует применения уплоткяющих прокладок. Однако при кокуской резьбе трудно обеспечить заданное угловое положение штуцеров с отводами. Щ ф Рис. 307. Схемы соедивевий и герметизации штуцеров С этой точки зрения имеет преимущество соединение, допускающее установку штуцеров с отводами в любом ааданном положении. Уплотнение такого штуцера для давления до 280 иГ!сме показаны на рис. 307, б. Уплотнение подобных соединений обычно осуществляется с помощью О-обрааного и опорного колец (рис.
307, а и б). Соединения труб для работы в условиях переменного теплового режима. В ряде случаев соединение труб подвергается реаким нагреву и охлаждению. Очевидно, если участок гидросистемы, расположенный в горячей аоне, работает периодически, то температура узла соединения (вместе с заключенной в нем покоящейся жидкостью) может достигнуть температуры окружающей среды, Поскольку температура рабочей жидкости в общей гидросистеме г ! б 5 а~ ф Рис. 808. Соединение труб высокотемпературных гидро- систем может быть значительно ниже температуры окружающей среды, то при подаче жидкости в этот участок (при включении рассматриваемой системы в действие) детали соединения трубопровода подвергнутся ревкому и неравномерному охлаждению, в ревультате герметичность вследствие неравномерного теплового расширения и расслабления стыка может быть нарушена.
Возможность потери герметичности в этом случае будет особенно реальной при применении в соединительном узле деталей с разными коэффициентами температурного расширения. К таким случаям относится применение штуцеров и накидных гаек из обычной углеродистой стали и труб из нержавеющей стали или стальных штуцеров и дюралевых или медных труб. Для работы в условиях резких колебаний температуры применяют ниппельное соединение с упругим элементом, могущим компенсировать ослабление контакта, обусловленное разницей в тепловом расширении деталей уплотнительного узла. Принципиальная схема одного из подобных соединений показана на рис. 308, а. При монтаже трубы упругий элемент 2 ниппеля деформируется, обеспечивая требуемое контактное давление соединения, которое будет воарастать пропорционально давлению жидкости. Для ивготовления упругого элемента необходимо применять сталь, обладающую пружинными свойствами и сохраняющую нх в рабочих условиях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
