Розанов Вакуумная техника 1990 (1248470), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Вакуумные трубопроводы 276 а! б) ) Рис. 11.21. Упругие элементы разборных соедине- ний дли компенсации температурных деформаций: а — упругая прокладка; б — упругяе болты; и — упругие флакпы Элементы вакуумных систем размещаются в машинах н установках в соответствии с требованиями технологического процесса, удобства эксплуатации, ремонта и т. д. Связь между ними осуществляется с помощью соединительных элементов — трубопроводов. Номинальный диаметр отверстия в трубе называется условн ы м п р ох од н ы м ди а метром и обозначается Ву. Размеры рекомендуемых условных диаметров даны в 9 9.9. Трубопроводы могут быть гибкими или жесткими. Гибкие сложнее жестких и применяются для соединения элементов, не имеющих общей конструкционной базы.
Допуск на их установку в этом случае достигает нескольких миллиметров. Конструктивные формы трубопроводов показаны на рис. 11.22. Длина трубопровода обычно назначается из конструктивных соображений, связанных с удобством размещения элементов в каркасе вакуумной установки. Диаметр трубопровода определяют при проектировочном расчете исходя из требований к его проводимости. Вакуумные трубопроводы должны выдерживать атмосферное давление без разрушения или потери устойчивости. Толщину 5 стенок трубопровода из условия его прочности для тонких стенок 5Д)у<0,05 определяют по формуле (11.10) где р„— атмосферное давление; С вЂ” прибавка на коррозию и технологический допуск; од,п — допускаемое напряжение. Допускаемое напряжение принимается равным наименьшему из ! а аг ааи трех значений: — '; —; — где и,', и,', о!дп — соответственно 2,6 1,5 1,5 предел прочности, условный предел текучести, условный предел длительной прочности материала труб при их рабочей температуре.
277 ура оап 2ргггг а! — — а,= —— 2 2 гг — гг аг=аи= — р»' 27ОППП паапа Р»", аа = ' г — ггг а гоп гаао т, 'С рис, !! 23, Зависимость модули упругости материала трубопрово дов от температуры: à — углерслистан сталь: 2 — легированные стала аустенитиого нласса и) Рггг Ртгг (Р2 Рт)гггг 2 2 2 2 2 2 + 2 2 г, — гг г2 (г! — гг) (11.11) Р2гг — Рггг (Рг Р!) гггг 2 2 2 а 2 2 г 2 2ь Гà — '2 гг (гг — гг) Р и с. ! !.22.
Конструктивные формы трубопроводов: с — жестниа трубопровод; б — иаогвутыа трубопровод, а — силь- аон гндроаорно анныа, г — сильфои иеибранныа сварноа Величина прибавки С колеблется в пределах (0,05 ... 0,18) 5. Если в результате расчета 5 по формуле (11.10) окажется, что 5!г()у= )0,05, то расчет следует уточнить по формулам, справедливым для толстостенных цилиндров. Распределение касательных ат и нормальных о напряжений толстостенной трубе может быть определено по формулам где р! н рг — давления на наружной и внутренней стороне цилиндра; г~ и гг — радиусы наружной и внутренней поверхностей цилиндра; г — текущее значение радиуса цилиндра.
Если р2=0, то наиболее опасным является напряженное состоя- 278 ние внешних волокон трубы. Глав- П,яйуиг ные напряжения при г=г,: Применяя четвертую теорию прочности, убеждаемся, что выполняется условие адоп>~) 0,5[(а! — ~2)2+(22 аз)2+( з а:) '. ( 2) Толщину стенки цилиндрических трубопроводов (м), особенно в случае больших диаметров, обязательно следует проверять по условию устойчивости (11.13) Гагру ! где Е,— модуль упругости материала трубопровода; (гу и !в диаметр условного прохода и длина трубопровода; С вЂ” допуск на толщину стенки, и.
Зависимость модуля упругости от температуры для типовых конструкционных материалов трубопроводов показана на рис. !1.23. $11.6. Устройства для передачи движения в вакуум Необходимость в устройствах для передачи движения в вакуум появляется в связи с тем, что для улучшения условий работы привод механизмов удобнее размещать вне вакуумной камеры. Устройства для передачи движения в вакуум делятся на три группы: 1) для передачи возвратно-поступательного движения; 2) для передачи качательного движения; 3) для передачи вращательного движения. Внутри каждой группы возможна классификация по предельному давлению, передаваемому усилию, скорости перемещения, величине хода и т. д. При конструировании любых вводов движения в вакуум следует стремиться к тому, чтобы герметизируюший элемент не воспринимал передаваемых усилий, а направляющие и опоры были бы по возможности расположены вне вакуумной камеры.
Для пар трения, размещенных в вакууме, следует принимать специальные меры против схватывания трущихся материалов. С этой целью в качестве смазки можно применить дисульфид молибдена Мо82, 279 сульфидировать поверхности трения или использовать материалы, сильно отличающиеся по своим физическим свойствам, например металл и керамику.
Вводы поступательного движения для низкого и среднего вакуума изготавливаются обычно с резиновыми и фторопластовыми уплотннтелями. Резина и сталь имеет большой коэффициент трения, и резиновые уплотнители подвижных соединений всегда нуждаются в смазке. Фторопласт может работать без смазки, но его износ во время работы должен компенсироваться установкой дополнительных упругих элементов. Уплотнения для ввода поступательного движения в высокий и сверхвысокий вакуум изготавливаются полностью из металла и о могут быть прогреты с целью обезгаживання до 400„.500 С. Вводы вращения в вакуум отличаются большим разнообразием конструктивных решений, кинематические схемы которых представлены на рис.
11.24, а...нс. Ввод вращения в вакуум с пространственным шарниром и уплотнением в виде гибкого элемента, совершающего качательное движение, обеспечивает кинематически жесткую передачу больших моментов с малой частотой вращения. Максимальная частота вращения ограничена усталостной прочностью гибкого элемента, например сильфона или мембраны, и работоспособностью пары трения, находящейся в вакууме. Ввод может выдерживать нагрев до 450... 500'С, что позволяет применять его в сверхвысоковакуумных установках. Магнитный ввод вращения в вакуум применяется в высоковакуумных системах для передачи вращательного движения с большой частотой вращения и малым крутящим моментом. Он может быть сделан прогреваемым, но не обеспечивает кинематической жесткости передачи.
Молекулярный ввод вращения с дополнительной откачкой при. меняется для передачи в высокий вакуум больших крутящих моментов при большой частоте вращения. Уплотнение между атмосферой и промежуточным вакуумом во время прогрева вакуумной системы требует принудительного охлаждения. Давление в промежугочной камере выбирается в пределах !О '...10' Па. Уплотнение между вакуумной камерой и промежуточным вакуумом обеспечивается сопротивлением зазора между валом н корпусом установки. Ввод вращения в вакуум с помощью волновой передачи обеспечивает кинематически жесткую передачу вращательного движения с небольшой частотой вращения. Его можно использовать в системах высокого вакуума.
Конструкции вводов вращения со звеном, совершающим плоскопараллельиое движение, показанные на рис. 11.25, а, б, применяются в прогреваемых высоковакуумных системах для передачи 280 б1 Рис. 1124. Схемы вводов вращения в вакуум. а-с пространственным шарниром и мембраной; б — магнитный; е — со авеном, совершающим ллоскопараллельное движение, н мембранон; г — со авеном, совершающим плоскопараллельное движение, и сильфоном; д — молекулярное уйлотнение с дополнительной откачкой; е — с пространственным шарниром и сильфоном; ж — с волновой нередачей небольших крутящих моментов при малой частоте вращения.
На рис. 11.25, а показана конструкция ввода вращения с притертыми шайбами, используемыми для работы со смазкой во вращательных насосах. Вводы поступательного движения для низкого и среднего вакуума (рис. 11.25, д, б) изготавливаю гся обычно с резиновыми или фторопластовыми уплотнителями. Сальниковое уплотнение (рис. 11,25, д) состоит из штока 1, зажимной гайки 2, металлической шайбы 3, резиновой прокладки 4, фторопластовой втулки Б, корпуса б и шпонки ?.
Резиновая прокладка является упругим элемеи- 281 1!»»Н ьв 8$ ...», »3»» о дав,» »о »»«в» в «»2»» ю,н !»Б »ЙФФ Ф ю» ск «81» ° «о м„" ою* З» „ ° !»»» Зь юк . .»2 »,о«Вин » о а" » о» а «а«ив » К,,ою Знаю»« м„ )зй'!йь» а»й й н»™З с. *» Я » »нй . ° а е аайй» »' »»»»» $ » 32 » о»ой..» ян«йнн й 1 зй.-.1» е» ов» ' "~де. З«»З» ю о!» на» ! сне»„ в,з» «оо» нйс». о 1с» н )„ь«м В в »й ой» 1 ° вюю !» З» З,ва ь »»н »З 1» нь,»»» айн» в Рис. 1126.
Схемы вводов ка чательного движения в ва куум' а — »в»бренный, б — енньфонный Сильфон можно рассматривать как пружину с жесткостью !2 2,58Р»(1+ 0,))зг )й ' ' 111.14) Л а (Рн — Рв)з где Я вЂ” сила упругости сильфона; ),— упругий ход сильфона; 0н и О, — наружный и внутренний диаметры сильфона, мм; 1 в шаг гофр, мм) б — толщина стенки сильфона, мм; л — число гофр; Е— модуль упругости материала сильфона. Для полутомпака Л80 модуль упругости Е=116 000 МПа, а для стали 12Х18Н10Т— 202000 МПа.
Наибольшее влияние на жесткость сильфона оказывают разность наружного и внутреннего диаметров и толщина 28'! том для тонкои фторопластовои втул ки толщина стенки которои 0 5 мм Через такой ввод можно передавать поступательное перемещение с большой величиной хода, но с малой скоростью — не более 0,1 и/с. Уплотнение с резиновыми манжетами (рис. 11.25, е) состоит нз шток) 1, а) зажимной гайки 2, металлических шайб 8 и 8, резиновых манжет 4 и 7, масленки 5, маслораспределнтельного кольца б, стенки вакуумной камеры 9, корпуса !О, подшипника скольжения 1/, шпонкн 12.
Уплотнение для ввода поступательного движения в высокий и сверхвысокий вакуум !рис. 11.25, г) изготавливается полностью из металла и может а быть прогрето с целью обезгаживания б) до 450...500'С. Оно состоит из штока 1, шпонки 2, корпуса 8, сильфона 4, головки 5, штифта б. Сильфон 4 из нержавеющей стали приваривается к головке Б и корпусу 8 электронно-лучевой илн аргоподуговой сваркой. Схемы вводов качательного движения в вакуум, показанные на рис.
11.26, имеют угол качания а в мембранных вводах не более 10', а в сильфонных — 30'. Для получения больших углов качания необходимы ускорительные передачи нли вводы вращательного движения. Возможно применение поступательных вводов с последующим преобразованием поступательного движения в качательное. При определении работоспособности вводов вращения, поступательного и качательного движений наибольшую трудность представляет расчет сильфонов. стенки.
Жесткость сильфоиов следует учитывать при расчете точных н слабонагруженных механизмов. Расчет на прочность сильфонов можно вести, используя расчетную схему, в которой ю ' сильфон рассматривается как система кольцевых пластин, попеременно связанных по внешнему и внутреннему контурам. На рис. 11.27 показаны две основные схемы деформации сильфонов во вводах движения в вакуум.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
