Научные основы проектирования динамических приводов затворов трубопроводной арматуры

• Автор: Карпухин, Валерий Павлович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 153 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПРИВОДОВ ЗАТВОРОВ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ. ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Общие сведения о трубопроводной арматуре
1.2. Основы гидравлического расчета арматуры
1.3. Проблемы, возникающие при проектировании приводов затворов трубопроводной арматуры
1.3.1. Условия работы и расчёт шпинделей
1.3.2. Расчёт усилий, необходимых для перемещения клина
при закрывание задвижки с одностороннем самоуплотнении
1.3.3. Силовые характеристики арматуры
1.4. Цель работы и задачи исследования
2. ДИНАМИЧЕСКОЕ НАГРУЖЕНИЕ ТРУБОПРОВОДА ПРИ ГИДРАВЛИЧЕСКОМ УДАРЕ
2.1. Моделирование динамических свойств материала
2.2. Радиальные волны давления в трубопроводе
2.3. Радиальные волны продольного сдвига в трубопроводе
2.4. Прочность трубопровода при гидравлическом ударе
3. ПРОДОЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ШПИНДЕЛЕЙ МЕХАНИЗМОВ УПРАВЛЕНИЯ ЗАТВОРОМ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

3.1. Продольные волны напряжений в материалах шпинделя при гидравлическом ударе и учет неравномерности распределения напряжения подлине шпинделя при его расчете на продольную устойчивость
3.2. Учет влияния начальных несовершенств оси шпинделя
3.3. Учет влияния сальника
3.4. Учет переменности модуля упругости по длине шпинделя
3.5. Методика расчета шпинделя на продольную устойчивость
4. ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИВОДОВ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ ПРИ АВАРИЙНОМ СРАБАТЫВАНИИ
4.1. Динамическое нагружение материалов передач приводов затворов при гидравлическом ударе
4.2. Цилиндрические волны радиального кручения в материалах зубчатых колес
4.3. Критерии работоспособности и расчет зубчатых колес на прочность
4.4. Методика проектирования передач приводов затворов с обеспечением прочности при аварийном срабатывании
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ.
Трубопроводной арматурой оснащаются многие установки и агрегаты в химической, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, в металлургии и энергетике. Большое количество арматуры используется в судостроении, холодильной промышленности, жилищном и промышленном строительстве.
Быстрое развитие техники вызывает необходимость разработки и изготовления большого количества различных конструкций арматуры для самых разнообразных условий работы [57]. Диапазоны температур, давлений, вязкостей и других свойств различных сред, в которых работает арматура, непрерывно расширяются, поэтому число проблем, с которыми сталкивается конструктор, несмотря на большое количество выполняемых экспериментальных и теоретических исследований, все время возрастает.
Конструктору приходится решать различные задачи из многих областей: механики, гидравлики, трения и износа, коррозии, прочности и жесткости деталей и т.д. Он должен прежде всего учитывать условия работы арматуры и обеспечить надежность и долговечность работы конструкции, а также ее технологичность и возможность изготовления с малыми затратами.
В связи с возрастающей ролью автоматизации управления производственными процессами, а также обеспечения безопасности, увеличивается роль электрического привода арматуры, ее дистанционного управления, что вызывает усложнение конструкций.
Одним из важнейших классов трубопроводной арматуры является
запорная арматура - устройства, применяемые для периодического или разового включения или отключения трубопровода или объекта: задвижки, вентили, клапаны, заслонки и т.д. Быстрое развитие трубопро-

Для задвижек небольшого прохода, проектируемых для работы в различных положениях, можно принять Qg = 0, тогда
q _ ilkQcp 1 COS Учитывая малую величину угла ср, можно для практического использования принимать [28]:
Qi ~ ДкОср ■ Qg •
Для уплотняющих колец из бронзы и чугуна принимается коэффициент трения рк = 0,25; для колец из углеродистой стали цк = 0,30; для колец из стали XI8Н10Т цк == 0,35 [28].
Такие значительные величины коэффициентов трения между уплотняющими кольцами объясняются тем, что в процессе эксплуатации задвижек уплотняющие кольца изнашиваются, что увеличивает силу трения. Кроме этого следует учесть возможность попадания твердых частиц (накинь, песок и пр.) между уплотняющими кольцами.
1.3.3. Силовые характеристики арматуры.
При управлении арматурой должны быть преодолены силы сопротивления, создаваемые:
а) гидравлическим давлением среды на элементы затвора или регулятора, на тарелку вентиля, на поперечное сечение шпинделя в сальнике, на сильфон, на мембрану и т. д.;
б) силами трения в сальнике, в направляющих клина задвижки, между уплотняющими кольцами задвижки, в бурте шпинделя, в резьбе шпинделя и гайки и т. п.;
в) упругими элементами при деформации пружин сильфонов, мембран и т. д.