книги / Трубопроводная арматура

Для более точного быстрого определения величины крутящего момента на маховике вентиля можно использовать номограмму, разработанную Д.Ф. Гуревичем.

М . Н м

Оц, мм

Рис. 5.5. График расчетных крутящих моментов на маховике, необходимых для закрытия некоторых вентилей

5.3Пример силового расчета вентиля

Пример. Определить крутящий момент и усилие на маховике, необходимые для управления вентилем запорным с ввинчиваемым

шпинделем, Dy = 100 мм; Ру = 1,6 МПа, конструкция и размеры которого, необходимые для расчета, приведены на рисунке 5.6. Материал деталей: уплотняющие кольца сталь 1Х18Н9Т; шпиндель — сталь Ст. 5; резьбовая втулка-латуньЛЖМц 59-1.

Реш ение. 1. Определяем крутящий момент и усилие на маховике, необходимые для закрытия вентиля.

а) Усилие на шпинделе, необходимое для управления вентилем данной конструкции согласно таблице 5.1, определяется по формуле (5.3):

Qo = 0 c p +Qy + T 'Sina'

181

где Qcp — усилие от давления среды на клапан, Н; Qy — усилие, необходимое для уплотнения, Н; Т- sina — вертикальная составляющая силы трения в сальнике, Н.

Определим эти величины.

Усилие от давления среды на клапан по формуле (5.1):

где средний диаметр уплотняющих колец согласно рисунку 5.6

Усилие, необходимое для уплотнения, определяем по формуле (5.2):

удельное давление на уплотняющих кольцах согласно таблице 5.2, принимаем qy = 8,5 МПа.

Вертикальная составляющая силы трения в сальнике. Сила трения согласно таблице 5.1

Т = у • dcsP = 2,22 • 0,026 • 0,008-1.6 -106 = 739 Н,

s = 0,008 см, угол подъема винтовой линии резьбы ТРАП 26 * 5 (рис. 5.6) равен согласно таблице 5.4 а=3°53,| тогда sina = 0,067.

182

■ДгШ

Рис. 5.6. Вентиль Dy = 100 мм, Ру= 1,6 МПа

Tsina=739 • 0,067 = 49,5Н * 50Н

Таким образом, усилие вдоль шпинделя, необходимое для закрытия вентиля, согласно таблице 5.1.

Qо = 13455+9668+50 = 23173Н

Ь) Необходимый момент на маховике определяется согласно таблице 5.1 по формуле:

М =м +м +М 11Т м о с ш

где М0 — момент в резьбе Н-м; Мс —момент трения в сальнике, Н-м. Определим эти величины.

Момент в резьбе согласно таблице 5.1.

d

MQ =Q 0 - ^ t g ( a + p) = 23173 0,00283=65,6 Н м, 2

183

2

согласно таблице 5.4, для резьбы ТРАП 26 * 5 при коэффициенте трения, равном ц = 0,17 (таблица 5.5).

Момент трения в сальнике по таблице 5.1.

Мщ = ° .l32Qo f - f - 11 = 0.132- 23173-З !----173-'.?-5 =6,8! Н-м,

2, 1-1011

где О0= 23173 Н — усилие вдоль шпинделя; Е — модуль упругости, Е = 2,1 10й Па; R,. = 0,05 м — радиус шаровой опоры шпинделя.

Таким образом, момент на маховике, необходимый для закрытия вентиля, равен:

Мм = 65,6 + 9,59 + 6,81 = 82,ОН • м.

м

2. Определяем крутящий момент и усилие на маховике, необходимые для открытия вентиля.

а) Усилие, действующее на шпинделе, в начальный момент открытия принимается равным усилию, приложенному в конечный момент закрытия вентиля, в связи с тем, что резьба шпинделя самотормозящая и усилие, с которым был закрыт вентиль, сохраняет свою величину благодаря упругости шпинделя:

184

Qо = Qо

b)Момент на маховике, необходимый для открытия вентиля, согласно таблице 5.1 определяется по формуле:

М=М Л +мс+м I

мо ш

где М0 — момент в резьбе, Н м; Мс —момент трения в сальнике, Н-м;

I

Мш — момент трения в шаровой опоре шпинделя, Н-м.

Определим эти величины с учетом того, что открытие вентиля начинается с момента, когда детали неподвижны, поэтому при расчете моментов вводим значения коэффициентов трения покоя.

Момент в резьбе при открытии вентиля согласно таблице 5.1:

где dcp = 0,0235 м — средний диаметр резьбы шпинделя ТРАП 26x5 Г » (таблица 5.4); р — угол трения покоя, принимаемый из условия tgp =р ,

считая коэффициент трения покоя равным р =0,17+0,1=0,27, получаем р' = 15°07 и далее:

р' - а = 15°07' - 3°53 = 11°14.

Таким образом, tg (р - а) = tg (15°07 - 3°53 ) = 0,199.

Момент трения в сальнике вычислен ранее:

Мс =9,59Н-м.

Момент трения в шаровой опоре шпинделя определяется с учетом величины коэффициента трения покоя р = 0,3 + 0,1 = 0,4. Расчет выполняется согласно таблице 5.1 по формуле:

185

Таблица 5Л

Формулы для силового расчета вентилей различных конструкций 128]

Момент трения в пяте

М'ш =0,176Q03

оо

(см. примечание 2)