7.6. Құбырлар мен ыдыстарды беріктікке есептеу

Кәсіпшілік ішіндегі сұйықтарды тасымалдайтын құбырлар сенімді болып, гидравликалық кедергілері аз және металл сыйымдылығы аса үлкен болмауы қажет. Құбырларды беріктікке есептеу оларды жұмыстық қысымға төтеп беруін, ал ыстық қоспаларды тасымалдау кезінде температуралық өзгерулерге байланысты пайда болатын ұзаруларды есепке алатын компенсаторлардың саны мен түрлерін анықтауға арналады. Жылутасығыштарды тасымалдау кезінде «Мемтаутехқадағалау» мен қондырғылардың құрылымы, ыстық су құбырлары мен бу құбырларын пайдалану мен куәліктендіру Ережелерінің нұсқаулары бұлжытпай орындалады.

«Мемтаутехқадағалау» ережелеріне жатпайтын құбырлардың қысымы немесе қабырғасының қалыңдығы мына формуламен анықталады, [1]:

, (7.1)

мұндағы, р-сынау қысымы; S’-құбыр қабырғасының қалыңдығы; [ ] –шақтау кернеуі; D_іш-құбырдың ішкі диаметрі.

Жоғары қысымда жұмыс істейтін ыдысты есептеу негізін қарастырайық (7.6-сурет). Жалпы алғанда, кәсіпшілік ыдыстардың мынадай негізгі элементтері болады: сфералық түбі (1), люк (2), цилиндрлі бөлігі (3) және конустық түбі (4).

Ыдыстың цилиндрлі бөлігі жұқа немесе қалың қабырғалы болуы мүмкін. Егер қабырғаның қалыңдығы ыдыстың диаметрінің 10%-дан кем болса, онда ондай ыдыс жұқа қабырғалы деп саналады.

Ыдыс қабырғасының шеңберлік кернеуі былай анықталады, [1]:

, (7.2)

мұндағы, р – ішкі артық қысым; D_cp – цилиндрдің орташа диаметрі.

Жабық цилиндрде ішкі қысым ыдыстың түбіне осьтік кернеу түсіреді. Оны былай анықтаймыз, [1]:

, (7.3)

мұндағы, S – цилиндрдің қабырғасының қалыңдығы.

7.6-сурет. Вертикал ыдыстың корпусының сұлбасы

Беріктіктің бірінші және үшінші теорияларына сәйкес қабырға қалыңдығы мен ең жоғары шақтау қысымының мәні мына формулалармен есептелінеді:

, (7.4)

, (7.5)

мұндағы, R_z – шақтама кернеу; – дәнекерленген тігістің беріктік коэффициенті; с – тотығуға қосымша қалыңдық (0,004).

Ыдыстарды тексеруге беріктіктің төртінші теориясын қолдану ұсынылмайды.

Қалың қабырғалы ыдыстарда ең үлкен кернеу қабырғаның ішкі бетінде орын алады және оның қалыңдығы мына байланыс бойынша анықталады:

, (7.6)

мұндағы, r_вн – цилиндрдің ішкі радиусы.

Ыдыстардың түптері, әсіресе үстіңгі жағы, көп жағдайда эллиптикалы болып келеді. Соған байланысты мұндай пішінді қабырғалар үшін келесі формулаларды қолдануға болады:

, (7.7)

, (7.8)

мұндағы, у_э – ыдыс түбінің артықкернеулі коэффициенті, 7.7-сурет бойынша қабылданады, [1].

7.7-сурет 7.8-сурет

Эллиптикалық түптегі пайда болатын кернеу былай есептелінеді:

(7.9)

немесе,

. (7.10)

Ыдыстың астыңғы түбі көп жағдайда конусты болып келеді. Оның қабырғасының қалыңдығы мен шақтау қысымы келесі формулалармен есептелінеді:

, (7.11)

, (7.12)

мұндағы, D_вн – ыдыс түбінің цилиндрлі жақтауының ішкі диаметрі; – конустың жасаушысының вертикалға түсіретін көлбеу бұрышы.

Конустық түптің цилиндрлі жақтауына біріккен жерінде майыстыру кернеуі пайда болады, сондықтан оны мынадай байланыстармен тексеруге болады (мұндағы, r<0,2D болу керек 7.6-суретті қараңыз):

, (7.14)

, (7.15)

мұндағы, у – пішін факторы (7.8-сурет); с₁ – тотығуды есепке алатын қосымша, жасау шақтамасы мен жақтаудың тартылымы; R_из – майысудың шақтамалық кернеуі.

Ыдыстарда жөндеу кезінде қажет болатын түрлі люктерді жасау кезінде цилиндрлі қабырғаның немесе оның түбінің беріктігі күрт төмендеп кетеді. Сондықтан люктің ернеуіне қосымша металл сақина дәнекерленеді және оның ауданы люктен кесіп алынған металдың ауданынан анағұрлым үлкен болуы керек. Егер люкке арналған қима дәнекерленген тігістің бойымен орналасса, онда оның қалыңдығы ыдыстың қабырғасының негізгі қалыңдығына тең болады, ал сақинаның сыртқы диаметрі люктің диаметрінен екі есеге үлкен болуы керек. Люктің басқадай орналасу жағдайларында аталған өлшем арнайы анықтамалы кестелерден табылады.

Ыдыстарды беріктікке есептеу кезінде дәнекерлену тігісінің беріктік коэффициенті енгізілген. Оның мәнін, әдетте 0,9-0,95 аралығында таңдап алады. Шақтау кернеулері ыдыстардың жұмыс істеу жағдайына (температура, қысым) және олардың элементтерінің материалдарына байланысты қабылданады.