Расчетная часть-Расчет задвижки-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Расчетная часть-Расчет задвижки-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

9 Расчет задвижки

Прежде чем проводить расчёт запорных устройств трубопроводов, в нашем случае задвижки, необходимо задаться исходными параметрами.
р – условное давление, принимаем равным 35 МПа;
Dв – внутренний диаметр уплотнительного кольца, принимаем равным 104 мм;
Dн – наружный диаметр уплотнительного кольца, принимаем равным 124 мм;
b – ширина уплотнительного кольца, принимаем равной 10 мм;
h – высота сальника, принимаем равной 8,4 мм;
Rс – средний радиус опорного заплечика втулки или радиус до центра шариков подшипника, принимаем равным 38 мм;
rс – средний радиус резьбы, принимаем равным 13,03 мм;


Рисунок 9.1 - Схема сил действующих на клин

Наибольшее осевое усилие на шпинделе возникает в момент закрытия задвижки, когда на клин со стороны входа среды действуют следующие силы (рисунок 9.1).
Сила гидростатического давления среды:

; (22)

, где р – условное давление;
Dв – внутренний диаметр уплотнительного кольца;
b – ширина уплотнительного кольца;
Подставим исходные данные и получим:

. (23)

Реакция N1 уплотнительной поверхности корпуса со стороны входа среды, которую рассчитывают по обеспечивающей герметичность удельной нагрузке на уплотнительной поверхности:

; (24)

, где Dн – наружный диаметр уплотнительного кольца;

q примем равной

.

Сила трения:

; (25)

, где f – коэффициент трения на уплотнительной поверхности (примем f=0,15);

.
В момент закрытия клин прижимается к уплотнительной поверхности со стороны входа среды под действием сил Р, N1 , F1 и на уплотнительной поверхности со стороны выхода среды возникают реакция N2 и сила трения , действующие на клин. На клин также действуют сила давления шпинделя Q и сила тяжести G, направленные по оси y – y.
Из условия равенства нулю суммы проекций на ось x – x всех сил, действующих на клин,

; (26)

можно определить силу

; (27)

Принимают α = 50, поэтому, учитывая малую величину sinα, полагают

; (28)

Подставим имеющиеся значения

.

Усилие Qк, которое нужно приложить к оси шпинделя для преодоления сил, действующих на клин, определяют из условия равенства нулю суммы проекций на ось y – y всех сил, действующих на клин:

; (29)

Учитывая, что , получаем:

; (30)

или при α = 50 и f = 0,15

; (31)

Так как G мы измерить не можем, то принимаем её равной 394,94 Н, тогда:

.

Усилие на шпинделе, необходимое для преодоления трения в сальниках, равно:

; (32)

, где dш – диаметр шпинделя, dш = 32 мм;
h – высота сальника h = 8,4 мм;
f = 0,1 – коэффициент трения;
.

Усилие на шпинделе от внутреннего давления на торец шпинделя:

; (33)

Подставив значения, получим:

.

Следовательно, суммарное осевое усилие, сжимающее шпиндель:

.

Момент трения, возникающий в резьбе:

; (34)

, где rc – средний радиус резьбы;
α1 – угол подъёма нарезки;
φ = 60 – угол трения;

.

Крутящий момент M, который необходимо приложить к маховику, чтобы закрыть задвижку, складывается из момента трения в резьбе M1 и момента трения в подшипнике втулки шпинделя M2:

; (35)

Момент трения в подшипнике втулки:

; (36)

, где Rc – средний радиус опорного заплечика втулки, или радиус до центра шариков подшипника;
f – коэффициент трения (f = 0,1 – 0,15 для опоры скольжения и
f = 0,01 для опоры качения), принимаем f = 0,12;

.

.

Уплотнительные кольца клина и корпуса рассчитывают на удельное давление. Наибольшая сила прижатия на уплотнительных поверхностях N2 возникает со стороны выхода среды. Давление на уплотнительных поверхностях:

; (37)

, где Dн и Dв – внутренний и наружный диаметры уплотнительного кольца.



Для колец из коррозионностойкой стали удельное давление не должно превышать 40 – 60 МПа, для колец из бронзы - 16 МПа, для колец, наплавленных твёрдым сплавом, - 60 МПа.