Расчет деталей запорных устройств арматуры на прочность

Наибольшее распространение в качестве запорного устройства получили задвижки с выдвижным шпинделем, при расчете которых на прочность опреде­ляют осевое усилие и крутящий момент на шпинделе.

Наибольшее осевое усилие на шпинделе возникает в момент закрытия за­движки, когда на клин со стороны входа среды действуют следующие силы (см. рис. 3):

Рисунок 3. - Схема действующих сил на клин задвижки сила гидростатического давления среды

(12)

где р - условное давление, МПа;

Дв - внутренний диаметр уплотнительного кольца, мм;

В - ширина уплотнительного кольца, мм;

сила реакции уплотнительнои поверхности корпуса со стороны входа среды

(13)

где q - удельная нагрузка обеспечивающая герметичность уплотнения, q=(0,25...0,50)р,МПа.

Суммарное осевое усилие, сжимающее шпиндель, определяется:

Q = Q_K+Qc+Qo, (14)

где Q_K - усилие, необходимое приложить к оси шпинделя для преодоления сил, действующих на клин, Н; (для α=5° и f=0.15)

Q_K = 0.32P + 0,47 N₁ - G, (15)

G - усилие от массы клина со шпинделем, Н;

Q_c - усилие на шпинделе, необходимое для преодоления трения в саль­никах, Н;

, (16)

где d _ш - диаметр шпинделя, мм;

h - высота сальника, мм;

f- коэффициент трения, =0,1;

Q₀ - усилие на шпинделе от внутреннего давления на торец шпинделя, Н;

(17)

Момент трения, возникающий в резьбе определяется

М₁ =Q r_c tg(α₁ +φ), (18)

где r_c - средний радиус резьбы, мм;

α₁- угол подъема нарезки, град;

φ- угол трения, =6°.

Шпиндель рассчитывают на сжатие от действия осевого усилия и на кру­чение под действием момента трения и сравнивают полученные напряжения с
допускаемыми

Крутящий момент, необходимый чтобы приложить к маховику для за­крытия задвижки, складывается из момента трения в резьбе M₁ и момента тре­ния в подшипнике втулки шпинделя M₂:

, (19)

, (20)

где - средний радиус опорного заплечника втулки или радиус до центра шариков подшипника, , мм;

f- коэффициент трения (f=0,1...0,15 - для опоры скольжения; f=0,01...0,02 - для опоры качения).

С учетом данного крутящего момента шпиндель проверяют на продоль­ный изгиб при закрытом положении задвижки.

Задача 2. Рассчитать шпиндель задвижки на прочность: опреде

лить напряжения сжатия и кручения и проверить на продольный изгиб. Исходные данные по вариантам представлены в таблице 2 (общие исходные данные)

 

Таблица 2. - Расчет шпинделя задвижки