Тема 19. Соединения с натягом

ТЕМА 19. СОЕДИНЕНИЯ С НАТЯГОМ

 

Соединения с натягом относят к неразъемным, хотя они занимают промежуточное положение между разъемными и неразъемными соединениями. Эти соединения можно разбирать без разрушения деталей, однако повторная их сборка не обеспечивает той же надежности соединения, что первичная.

Соединения деталей с натягом — это соединения, в кото­рых детали удерживаются силами трения. Силы трения обус­ловлены созданием распределенной нормальной нагрузки (давления) на сопряженных поверхностях соединяемых дета­лей. Величина нормальной нагрузки зависит от величины на­тяга. Натяг — это разность размеров охватываемой и охваты­вающей деталей. Посадочный размер охватываемой детали де­лают несколько больше посадочного размера охватывающей детали. После сборки посадочный размер деталей становится общим, при этом посадочный размер охватывающей детали в результате упругих деформаций увеличивается, а охватывае­мой — уменьшается.

Конусные соединения с натягом

В этих соединениях вал и ступица контактируют по конической поверхности и их обычно применяют для закрепления деталей на концах валов. Вращающий момент между валом 1 и ступицей 2 (рис. 19.5) передается трением, возникающим в результате приложения осевой силы. При затяжке гайки 3 ступи­ца 2 перемещается вдоль вала 1 и прижимается к валу.

Конусные соединения являются соединениями с натягом по коническим поверхностям и с увеличением угла наклона при действии одина­ковой осевой силы снижается давление р на посадочной по­верхности и, следовательно, нагрузочная способность, но уменьшается склонность к самозаклиниванию.

Расчет проводят в предположении, что на конусной поверх­ности контакта действует равномерно распределенное давление р и поэтому силы трения fp (f — коэффициент трения) рас­пределены по поверхности сопряжения также равномерно [5]. Давление р связано с силой затяжки выражением (рис.19.6)

(19.13)

где — осевая сила (сила напрессовки ступицы на вал);

средний диаметр; — длина соединения (длина конусной посадочной поверхности); — угол конуса.

Вращающий момент Т, которым можно нагрузить соеди­нение, рассчитывается по формуле

(19.14)

где коэффициент запаса сцепления. В расчетах назначают S = 1,3- 1,5 (большее значение — для ответственных соединений).

 

ТЕМА 20. УПРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Упругие элементы — металлические и неметаллические — широко распространены в машино­строении. Их применяют:

· для создания заданных по­стоянных сил — начального сжатия или натяжения в передачах трением, фрик­ционных муфтах, тормозах, предохрани­тельных устройствах, подшипниках; а так­же для уравновешивания сил тяжести и других сил;

· для силового замыкания ки­нематических пар, в основном в кулачковых, чтобы исключить влияние зазоров на точность перемещений или упростить конструкции;

· для выполнения функций двигателя на основе предварительного аккумулирования энергии путем завода, например часовые пружины;

· для в и б р о и з о л я ц и и в тран­спортных машинах — автомобилях, ваго­нах, в приборах, в виброизоляционных опорах машин и т. д.;

· для восприятия энергии удара — буферные пружины,применяемые в подвижном железнодорожном составе, т. д.;
благодаря упругим элементам энергия удара поглощается на больших перемещениях и сила удара соответственно умень-
шается;

· для измерения сил, темпера­тур, перемещений, осуществляемого по упругим деформациям пружин (в измери­тельных приборах).

Работа упругих элементов в машинах заключается в накоплении энергии и ее последующей отдаче или в осуществлении требуемого постоянного нажатия. Для возможности накопления большого коли­чества энергии на единицу массы целесо­образно применять элементы с возможно более равномерным напряженным состоя­нием [25]. При этом упругие элементы имеют минимальные габариты.

Пружины

В широком диапазоне нагрузок указан­ным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют пружины. Широкий спектр функциональных требований определил и большое разнообразие пружин В зависимости от вида воспринимаемой нагрузки они делятся на пружины растяжения сжатия, кручения (),

 

 

Пружины растяжения

Пружины сжатия

многожильные витые пружины.

Составные пружины

фасонные пружины

пружины кручения

торсионные валы

тарельчатые и кольцевые пружины

плоские спиральные пружины

Материалы для пружин должны иметь высокие и стабильные во времени упругие свойства. Делать пружины из материалов низкой прочности нецелесообразно

Тарельчатые пружины

Тарельчатая пружина - это пологая коническая оболочка с отверстием (рис. 20.4), позволяет про­ектировать узлы с различными упругими свойствами

 

Варьируя отношение стрелы прогиба к толщине металла s, можно получать различные нагрузочные характеристики. Кроме того, их можно изменить за счет различного расположения пружин в пакете, а также комбинируя пакеты различных пружин. Таким обра­зом, используя тарельчатые пружины, можно создавать компактные и удобные конструкции, удовлетворяющие различным функциональ­ным требованиям.

По виду нагружения пружины подразделяются на два класса, а по исполнению их разделяют на 4 типа:

· пружины с наклон­ными кромками

· пружины с наклонными кромками и опорными поверхностями при толщине пружин более 3 мм

· пружины с параллельными кромками

· пружины с параллельными кромками и опорными плоскостями

По точности контролируемых сил или деформаций пружины под­разделяются на группы:

1) с пре­дельными отклонениями сил или деформаций ±5%;

2) с предельны­ми отклонениями сил или деформаций ±10%;

3) с пре­дельными отклонениями сил или деформаций ±20%.

Для повышения статической прочности и главным образом для получения стабильной нагрузочной характеристики пружины под­вергают заневоливанию, т. е. сжатию до полного сплющивания и выдерживанию в таком состоянии в течение 12 ч. Критерий отказа пружины - разрушение. Критерий предельно­го состояния - возникновение остаточной деформации более 10%.

20.1.3. Пружины кручения

Витые цилиндрические пружины круче­ния по своей конструкции аналогичны витым пружинам растяжения и сжатия. Во избежание трения при нагружении их навивают с небольшим просветом между витками (порядка 0,5 мм). Они имеют особые прицепы для передачи пру­жине закручивающего момента (рис. 20.5). Пружины обычно устанавливают на оправ­ках.

При нагружении пружины в каждом ее сечении действует момент М, равный внешнему моменту, закручивающему пру­жину. Вектор этого момента направлен вдоль оси пружины (рис. 20.5,6). Этот момент раскладывается на момент, изги­бающий виток, и крутящий момент Т = М sin .

В связи с тем, что в пружинах кручения так же, как и в пружинах растяжения и сжатия, угол подъема витков обычно <12 -15°, допустимо вести расчет витков только на изгиб моментом и пренебречь кручением [25]. Наибольшее на­пряжение изгиба витков, имеющее место на внутренней поверхности (20.10)

где — коэффициент, учитывающий кри­визну витков круглого сечения; —момент сопротив­ления сечения витка на изгиб.

Допускаемое напряжение при изгибе для пружин выбирают порядка 1,25 .

Диаметр проволоки для пружин с круг­лым сечением витков

. (20.11)

Угол закручивания пружины (рад) может быть определен как угол взаимного упругого наклона концевых сечений бруса длиной L, равной суммарной длине витков пружины, под действием чистого изгиба моментом М: (20.12)

где — осевой момент инерции сечения витка пружины; Е — модуль упругости материала пружины.

Потребное число витков определяют из условия, что при возрастании момента от установочного до максимального рабочего пружина должна получить заданный угол закручивания и тогда (20.13)

 

Корпусные детали

Под корпусными понимают детали, основное назначение кото­рых "нести" машины, рабочие органы и узлы различных приводов, заключать в себя детали и сборочные единицы, обеспечивать гер­метичность и безопасность.

Принято выделять группу станин, группу фундаментных плит и группу корпусных деталей:

Станины (рамы) "несут" на себе основные узлы машины, обеспечивая их правильное взаимное расположение как в подвижном, так и неподвижном состояниях (рис. 21.1, а-е).

На плитах закрепляются машины и их приводы (рис. 21.1, ж). В отличие от станин они не имеют направляющих.

Корпусные детали - детали с нечетко выраженными свойствами станин и плит (например, кронштейны, стойки и дру­гие поддерживающие детали); подвижные корпусные детали (сто­лы, суппорты, ползуны, направляющие); корпусы коробок, редук­торов, подшипников; к этой же группе относят кожухи и крышки (рис. 21.1, з-м).

Изготовляют корпусные детали литьем, сваркой или комбини­рованным способом. На выбор последнего влияет ряд факторов: нагруженность деталей, их количество, весовые характеристики, и др. При большом объеме однотипных изделий и незначительной их нагруженности предпочтительнее литье; для единичного и мел­косерийного производства при значительной нагруженности дета­лей и жестких требованиях по массе больше подходит сварка. Весьма эффективен комбинированный способ, позволяющий значительно упростить и удешевить изготовление корпусных деталей, особенно со сложной конфигурацией. В общем случае назначение того или иного способа производится после сравнительного технико-эконо­мического расчета.

Основным материалом при литье является серый чугун, Для сварных корпусных деталей используют углеродистые стали (ГОСТ 380-94), углеродистые качественные стали (ГОСТ 1050-88) в виде листов, полос, швеллеров и другого проката. Весьма перспектив­ными являются пластмассы, полиамидные и композитные материа­лы

Основными критериями надежности корпусных деталей явля­ются прочность, жесткость, износостойкость и долговечность.

 

Для отливок из серого чугуна, углеродистой стали, алюминиевых сплавов толщину стенок s (мм) можно определять в зависимости от приведенного габарита N детали:

(21.1)

где L, В, Н - соответственно длина, ширина и высота отливки (м).

Для увеличения жесткости и прочности литых деталей и как средство улучшения от­ливки применяют оребрение (рис.21.5). Целесообразное расположение ребер позволяет улучшить пита­ние элементов отливок и предупредить воз­никновение усадочных раковин и внутренних напряжений.

Сварные корпусные детали экономически более выгодны при единичном или мелкосерийном производстве, когда не оправдываются затраты на изготовление оснастки (кокилей, стержней и т. д.) или не освоено литье на предприятии.

 

Направляющие

Направляющими называется совокупность поверхностей сколь­жения (качения) двух сопрягаемых корпусных деталей, обеспечи­вающая возможность их относительного прямолинейного или вра­щательного движения.

Направляющие скольжения широко при­меняют в машинах. Наиболее распростра­нены следующие группы направляющих [25]:

· Направляющие металлорежущих станков, для которых характерны большие длины ходов, большие диапазоны скоро­стей (от малых скоростей подачи до зна­чительных скоростей главного движения) и высокие требования к точности.

· Направляющие кузнечно-прессовых машин, для которых характерны большие осевые нагрузки (в направлении переме­щений) и повышенные температуры.

· Направляющие ползунов (крейц­копфов) поршневых двигателей, для кото­рых характерны нагрузки в одной пло­скости (плоскости кривошипно-шатунного механизма), значительные скорости и в большинстве случаев повышенные темпе­ратуры.

При стесненных габаритах применяют одну направляющую с замкнутым конту­ром (рис. 21.6, а и б): а) круглую цилин­дрическую, наиболее простую в изготовле­нии; б) призматическую, когда на соеди­нение действуют значительные моменты, стремящиеся его провернуть. Переме­щаться может как охватываемая, так и охватывающая деталь. Круглые цилиндри­ческие направляющие применяют также при необходимости поступательных и вра­щательных перемещений.

Направляющие станин выполняют охва­тывающими и охватываемыми. Охваты­вающие направляющие (рис. 21.6, д, ж, и)лучше удерживают смазочный материал (при обычном горизонтальном расположе­нии). Применяют их при больших скоро­стях перемещений, а также для направ­ления деталей с малыми размерами по­перечного сечения типа ползунов. В дру­гих случаях преимущественно применяют охватываемые направляющие (рис. 21.6, г, е, з).

Направляющие должны иметь доста­точную длину во избежание повышенного трения, перекосов и защемления. В стан­ках отношение длины направляющих к ширине столов и салазок выбирают обычно не меньше 1,5.

Критериями работоспособности на­правляющих, работающих при малых ско­ростях, но значительных давлениях и не­совершенной защите, являются сопротив­ление абразивному изнашиванию и схва­тыванию, а при больших скоростях — сопротивление схватыванию, которое пре­имущественно вызывается кромочными давлениями от температурных деформа­ций.

В соответствии с этими критериями для направляющих применяют следующие материалы:

· незакаленный чугун НВ180 по чугуну при малых скоростях и давлениях, используемый одновременно для корпусных дета-
лей;

· закаленный чугун, обеспечивающий повышение износостойкости в 2 раза и более;

· закаленные высокоуглеродистые стали ШХ15СГ, ШХ15, цементуемые легированные стали 18ХГТ и 12ХНЗА, азоти-
руемые стали (в виде накладных пластин) по чугуну;

· цветные сплавы: цинковый сплавЦАМ10-5, бронзы БрАМЦ9-2 (в виде накладных пластин на направляющую меньшей длины) — в целях предотвращения заеданий, снижения трения, повыше-
ния равномерности;

· полимерные материалы на основе фторопласта-4 с наполнителями;

· высокотехнологичные быстротвердеющие эпоксидные компаунды — наполненные эпоксидные смолы, намазываемые в тестообразном состоянии на одну из направляющих и формируемые по сопря­женной поверхности.

Для надежной работы направляющих большое значение имеет защита их от попадания пыли, стружки, абразива. Хо­рошие защитные устройства могут иногда снизить интенсивность изнашивания в десятки раз. В качестве защитных устройств при­меняют простые щитки, меха гармоник, перематываемые ленты.

Достоинства направляющих качения: низкий коэффициент тре­ния (0,003...0,005) и поэтому малые силы сопротивления движе­нию (в 20 раз меньше, чем у направляющих скольжения); практи­чески отсутствие разницы между силами покоя и движения, что обеспечивает как быстрые, так и весьма медленные равномерные (без скачков) перемещения высокой точности; незначительный износ тел качения и направляющих [10]. Благодаря этим преимуществам, несмотря на более сложную конструкцию (рис. 21.7), области применения таких направляющих расширя­ются.

Материалы тел качения — хро­мистые шарикоподшипниковые стали ти­па ШХ15. Оптималь­ные материалы направляющих — закален­ная до высокой твердости (58...63 НРС_Э) сталь ШХ15, хромистые и другие легиро­ванные стали, цементованные на доста­точную глубину

 

 

Смазочные устройства

В зависимости от условий работы применяют различные способы подачи смазочного материала к деталям и узлам.

Индивидуальный способ, при котором смазочный материал подается к жаждой трущейся паре от независимого устрой­ства, расположенного вблизи поверхности трения, применяют в случае, когда пары трения находятся далеко одна от другой или требуют различных смазочных мате­риалов.

Смазывание посредством окунания в масляную ванну (картерное смазывание) применяют для смазывания зубчатых и червячных передач

Централизованный способ, при котором несколько отдельно расположенных тру­щихся пар смазываются от одного общего смазочного устройства.

Если трущиеся пары требуют малого количества смазочного материала (напри­мер, в условиях периодической работы или при трении качения в легком режиме), то он может подаваться периодически. В остальных случаях он подается не­прерывно. Подача смазочного материала разбрызгиванием из общей масляной ванны используют для смазывания передач и подшипников редукторов, коробок передач станков и автомобилей. Разбрызгивание и “масляный туман” создаются погруженными в масло зубчатыми колесами и маслоразбрызгивающими кольцами.

Устройства для подачи жидких масел. Индивидуальное периодиче­ское смазывание жидким смазочным материалом без принудительного давления осуществляют с помощью масленок с по­воротной крышкой (рис. 22.1, а) или шариковых масленок

Индивидуальное непрерывное смазыва­ние под давлением применяют для ответ­ственных трущихся пар, оно осуществля­ется от простейших насосов небольшой производительности: плунжерных, лопаст­ных или шестеренных.

Централизованное смазыва­ние осуществляют многоточечными ма­сленками, насосами и многоточечными распределителями со свободным или при­нудительным дозированием и многоплун­жерными лубрикаторами.

Устройства для подачи пластичного смазоч­ного материала. Разовое или периодическое закладывание или намазывание применяется для смазывания шарниров, резьбовых соединений, низкооборотных подшипников качения и скольжения. При этом пластичные смазки закладывают в корпуса подшипников в объеме свободного пространства, намазывают при сборке или подают периодически через индивидуальные смазочные устройства, например, колпачковыми масленками (рис.22.3., а) — при подвинчивании крышки смазочный мате­риал выдавливается из масленки и посту­пает к трущимся поверхностям. Пресс-ма­сленка под шприц (рис. 22.3, б) позволяет подавать смазочный материал под боль­шим давлением при помощи ручного шприца или механизированного подаю­щего устройства.

Непрерывное индивидуальное смазыва­ние осуществляется с помощью автома­тически действующих масленок (рис.22, в), у которых смазочный материал подается поршнем, находящимся под действием пружины.

Централизованное периодическое сма­зывание осуществляется многоплунжерным насосом-лубрикатором или пресс-масленкой значительной вместимости.

Маслоуказатели. Уровень масла в масляных ваннах контролируют с помощью маслоуказателей. На рис. 22.4, а, б показаны круглые встроенные маслоуказатели, на рис. 22.4, в — удлиненный, а на рис. 22.4, г — трубчатый. Круглые и удлиненные указатели снабже­ны экранами для защиты от брызг масла и для лучшей видимости уровня- масла.

Наиболее простым является маслоуказатель в виде щупа. Уровень масла устанав­ливают по следам масла на щупе.

Смазочный материал в процессе работы загрязняется продуктами износа, а также пылью, абразивом и водой, попадающими извне; кроме того, в масле происходят химические изменения. Поэтому масло очищают в смазочной системе машины, а также периодически заменяют. Смазочные масла в системе машины очищают путем отстаивания и фильтрации. В отстойниках твердые включения и вода постепенно оседают на дно и в нижние слои, а верхние слои очищаются. Обычно этот вид очистки применяют перед филь­трацией. Для тонкой очистки масла применяют центробежные фильтры, а для очистки от продуктов износа метал­лов — магнитные фильтры.

Уплотнения

Уплотнения и уплотняющие устройства можно разделить на уплотнения для неподвижных соединений и уплотнения и устройства для уплотнения подвижных деталей.

Уплотнение неподвижных соединений. Для обеспечения герметичности плоские стыки чаше всего уплотняют листовыми про­кладками из упругого материала. Для уплотнения соединений общего назначения, например кры­шек маслосодержащих полостей, чаще всего применяют прокладочную бумагу толщиной 0,05-0,15 мм, кабельную бумагу (бумагу, про­питанную бакелитом или другими синтети­ческими смолами), прокладочный картон толщиной 0,5 — 1,5 мм, прессшпан и т. д. Наи­лучшими свойствами обладают прокладки из синтетических материалов типа полихлорви­нила и политрифторэтилена.

Для соединений, работающих при высоких температурах, применяют прокладочные мате­риалы с асбестом (асбестовую бумагу, асбе­стовый картон и т. д.). Паропроводы уплот­няют чаще всего паронитом, представляющим собой композицию асбеста с натуральной или синтетической резиной.

Широко применяют также герметики — уп­лотняющие мази разнообразной рецептуры, преимущественно на основе натуральной или синтетической резины, с соответствующими растворителями.

Уплотнение подвижных соединений. Наиболее обширная область применения этих уплотнений — это герметизация входных и выходных валов ма­шин. Уплотнения с одной стороны предупре­ждают утечку масла из корпуса машин, с дру­гой — защищают внутренние полости корпуса от внешних воздействий (проникновения пыли, грязи и влаги извне). Это особенно важно для машин, работающих на открытом воздухе в соседстве с агрессивными средами.

Особенно ответственную роль играют уп­лотнения в машинах и агрегатах с полостями, содержащими химически активные вещества (химическое машиностроение) или пищевые продукты (пищевое машиностроение) и т. д. Надежная герметизация этих полостей являет­ся важным условием обеспечения работоспо­собности машин.

Другая область применения уплотнений — это герметизация полостей в машинах, содер­жащих газы и жидкости при высоких давле­ниях или под вакуумом. В роторных машинах (в паровых и газовых турбинах, центробежных и аксиальных компрессорах и т. д.) необхо­димо уплотнение вращающихся валов и ро­торов; в поршневых машинах — уплотнение возвратно-поступательно движущихся частей (поршней, плунжеров, скалок).

Все системы уплотнений можно разделить на два класса: контактные и бесконтактные.

Бесконтактные уплотнения не имеют преде­лов по скоростям относительного движения; их срок службы не ограничен; уплотнительные свойства вообще ниже, чем у контактных уплотнений; полной герметизации можно до­биться лишь применением дополнительных устройств.

Контактные уплотнения. Сальники принадлежат к числу отживающих систем уплотнения. Их основной недоста­ток — повышенный износ, сопровождающийся потерей уплотнительных свойств, и неприспо­собленность к высоким окружным скоростям. Все же благодаря простоте и дешевизне саль­ники до сих пор применяют в узлах неответ­ственного назначения.

Манжета представляет собой выполненное из мягкого упругого материала кольцо с во­ротником, охватывающим вал. Под действием давления в уплотняемой полости воротник манжеты плотно охватывает вал с силой, про­порциональной давлению.

Широко применяют в машиностроении ар­мированные манжеты для валов. Эти уплот­нения представляют собой самостоятель­ную конструкцию, целиком устанавливаемую в корпус; манжету изготовляют из синтетиче­ских материалов, что позволяет придать ей любую форму; воротник манжеты стягивается на валу кольцевой витой цилиндрической пру­жиной (браслетной пружиной) строго регла­ментированной силой

Уплотнение разрезными пружинными коль­цами (рис.22.12) надежно, оно может держать большие перепады давления и при правиль­ном подборе материалов долговечно.

Кольцо устанавливают с небольшим натя­гом по отношению к втулке. В процессе ра­боты кольца стоят неподвижно во втулке или слегка проскальзывают. Под действием пере­пада давления кольца прижимаются торцами к стенкам канавок корпуса. Обычно устанав­ливают два — три кольца.

Уплотнения с резиновыми кольцами (рис.22.13), вво­димыми в канавки вала или промежуточной втулки, имеют ограниченное применение.

Бесконтактные уплотнения. Наиболее простым видом бесконтактного уплотнения является щелевое уплотнение - кольцевая щель между валом и Эффективность щелевого уплотнения повы­шают кольцевыми канавками, которые могут быть выполнены на валу или одновременно на валу и во втулке

Уплотнения отгонной резьбой применяют для герметизации полостей, содержащих жидкости.

Цель установки гребешковых уплотнений разбить масляную пленку, ползущую по валу, и отбросить масло действием центробежных сил в кольцевую по­лость, откуда оно стекает в корпус по дре­нажным отверстиям

Уплотнение отражательными дисками. Отра­жательные диски устанавливают перед щеле­выми уплотнениями с целью преградить до­ступ масла в щель и отогнать действием центробежной силы частицы масла, проникаю­щие в щель.

Лабиринтные уплотнения применяют для уплотнения полостей, заполненных газом и па­ром.

 

 

ТЕМА 23. ТИПОВАЯ АРМАТУРА

Вентили

Запорные вентили, как и задвижки, служат для герметичного перекрытия трубопровода и изменения расхода среды. В отличие от задвижек золотник вентиля перемещается вдоль оси седла корпуса. Вентили проще в изготовлении, так как их уплотнительные поверхности более доступны для обработки. Конструкция вентиля обеспечивает меньший износ уплотнительных поверхностей при открывании и закрывании; для полного открытия вентиля необходим подъем золотника на высоту, в 4 раза меньшую, чем для открытия задвижки. Однако гидравлическое сопротивление вентиля больше, чем задвижки; вентили требуют большего усилия на шпиндель, их не применяют для густых и вязких жидкостей, и течение среды через них возможно только в одном направлении. Конструкция вентиля более громоздкая по сравнению с задвижкой, поэтому вентили изготовляют обычно на условный диаметр не более 150 мм.

По конструкции вентили выполняют с расположением резьбы шпинделя перед сальником (рис.23.5) и после него (рис.23.6). В последней конструкции исключается неблагоприятное влияние среды и ее температуры на резьбу шпинделя.

По конструкции корпуса вентили разделяют на проходные, прямоточные (с наклонным расположением шпинделя к оси потока — рис. 23.7) и угловые.

При малом диаметре прохода золотник выполняют в виде конуса. Такие вентили называют игольчатыми. Обычно вентили выполняют с вводом среды под золотник.

конструкция вентиля, применяемого для нефтепродуктов. Особенностью этой конструкции является то, что для уменьшения усилия на шпиндель золотник вентилей с диаметром прохода более 100 мм выполнен двойным. Разгрузочный золотник меньшего диаметра закреплен на конце шпинделя и во время открывания при перемещении шпинделя вверх начинает движение раньше и открывает проход для выравнивания давления.

Краны

Краны принадлежат к запорной арматуре высокой герметичности. По сравнению с задвижками и вентилями габаритные размеры кранов меньше, они более дешевы и просты по конструкции, гидравлическое сопротивление их меньше, они обеспечивают быстрое перекрытие трубопроводов и более удобны при ремонте. Недостатки кранов: трудность проворачивания при больших диаметрах, возможность заедания при высоких температурах, меньшая плавность регулировки. Краны изготовляют обычно до диаметра D_y = 400 мм.

Основные детали крана — корпус, подсоединяемый к трубопроводу резьбовыми или фланцевыми соединениями, и пробка с отверстием, поворотом которой можно перекрыть трубопровод. Уплотнение в момент перекрытия крана достигается благодаря плотному прижатию хорошо притертых поверхностей пробки и гнезда корпуса. В зависимости от формы пробки краны разделяют на конические, шаровые и цилиндрические. В кранах с конической пробкой для обеспечения герметичности и возможности притирки уплотнительная поверхность пробки должна быть утоплена на величину d в коническое гнездо корпуса в широкой части и несколько выступать из гнезда в месте узкой части

По конструкции конические краны подразделяют на натяжные, сальниковые, самоуплотняющиеся и с выдвижной пробкой. В натяжных кранах пробка прижимается к корпусу специальной гайкой (рис.23.8). В сальниковых кранах для этого предназначена поджимаемая сальниковая набивка (рис.23.9). В самоуплотняющихся кранах уплотнение достигается прижатием пробки под давлением жидкости на ее торец (рис.23.10). Особенность кранов с выдвижной пробкой — предварительный подъем пробки при ее повороте.

Наиболее распространенной конструкцией кранов, применяемых в нефтяной промышленности, являются краны со смазкой. Герметичность этих кранов обеспечивают подводом специальной смазки к уплотнительной поверхности. В этом случае в пробке крана выполняют специальные отверстия для периодической подачи смазки. Смазка должна обладать необходимой вязкостью в широком диапазоне температур, быть нерастворимой в среде. Краны со смазкой, имеющие пневмопривод дистанционного управления, широко применяемые на нефтепродуктопроводах, обеспечивают автоматическое управление.

Краны больших диаметров снабжают механизмами для поворота пробки.

 

 

Обратные клапаны

Обратные клапаны предназначаются для самодействующего запирания трубопровода при движении среды в обратном направлении. Обратные клапаны, например, устанавливают на нагнетательных линиях насосов. По конструкции обратные клапаны могут быть поворотными и подъемными

В поворотных клапанах изменение направления движения среды незначительно и гидравлическое сопротивление в них меньше. Обратные клапаны следует устанавливать на горизонтальных участках трубопроводов. На вертикальных линиях подъемный клапан работать не может, а у поворотного возможно заедание захлопки.

ТЕМА 19. СОЕДИНЕНИЯ С НАТЯГОМ

 

Соединения с натягом относят к неразъемным, хотя они занимают промежуточное положение между разъемными и неразъемными соединениями. Эти соединения можно разбирать без разрушения деталей, однако повторная их сборка не обеспечивает той же надежности соединения, что первичная.

Соединения деталей с натягом — это соединения, в кото­рых детали удерживаются силами трения. Силы трения обус­ловлены созданием распределенной нормальной нагрузки (давления) на сопряженных поверхностях соединяемых дета­лей. Величина нормальной нагрузки зависит от величины на­тяга. Натяг — это разность размеров охватываемой и охваты­вающей деталей. Посадочный размер охватываемой детали де­лают несколько больше посадочного размера охватывающей детали. После сборки посадочный размер деталей становится общим, при этом посадочный размер охватывающей детали в результате упругих деформаций увеличивается, а охватывае­мой — уменьшается.