§ 8. Безопасность систем, работающих под давлением

, Безопасность эксплуатации лневмогидравлических систем' обеспечивается соблюдением правил техники безопасности, а так­же введением в состав систем предохранительных устройств, не допускающих повышения давления среды в системе выше допустимо­го, В качестве предохранительных устройств в пневмогидросисте-мах применяются предохранительные клепаны и мембренные предо­хранительные устройства (МНУ).

Выбор предохранительных клапанов производится согласно правилам Госгортехнедаора, основные требования которых изложе­ны в [12]. /

Количество клапанов в гидросистеме, их размеры и пропуск­ная способность должны быть выбраны так, чтобы давление среды в системе не превышало рабочее давление более чем на 0,5 нгс/см' для сосудов с давлением до 3 кгг'см²; на 15% - для сосудов с давлением 3-60 кгс/см* и на 10% - для сосудов о давлеглем свы­ше 60 кгс/см²; при работающих предохранительных клапанах до­пускается превышение давления в системе не более чем на 25% от рабочего.

Массовый расхсд рабочей среды через предохранительный кла­пан определяется по формуле

^{£-qoots9« ?а/р<рТ-р7) т ' .}

где oi - коэффициент расхода клапана, определяемый эксперимен-пльно для каждого клапана, для большинства конструкций клапа­нов <Х = 0,6+0,S; ' F - площадь сечения клапана (равна ьлощади дросселирующего сечения), мм²; р, - максимальное давление пе­ред предохранительным .клапаном, кгс/см*; р± - давление в сис­тема за клапаном, кгс/см², J* — плотность рабочей среды при температуре Т, и давлении p_f , кг/м³; в - коэффициент, опре­деляемый показателем адиабатичности процесса. Для воздуха зна­чения ковффициента В в зависимости от показателя адиабаты пред­ставлены в т~5л. 8.1. Длк жидкости 3

При известном массовом потоке рабочей среды в сиотему и

я

ООООООООООН

т т mm т. т т •» т т

ООООООООООН

оооооооооон

оооооооооон

ЛКЧМСЛНН ЗО-Ф'Л

г»ол* о°> »-**оч от оооооооооон

■*~fr4O0DO\a\ ОЧН

W004- o\vo ovvo о\ л«о

UMAvDvoC-C^OOO^ « « * № т ■ т. т т т т

оооооооооон

tfviRvp oo 3 своч <й аооооооооон

|*ИП°0<\Ю4иЛ-*0Э-*»*1

55nSvSPiScooo8i<8

т т т

ООО ОООО ООО*-*

о о н	6680	р н
8	1	я н
$	S a	о о t-t
	R 8,	8
	Я 8	е
(41	1Л С~ VO	о IN
1А см	СЧ ы ■ *	Я
	см	9
	04 s .	см 1Л •
н	1Л 0>	см
8	$	я
оо	'■ со :' «. (VJ- <»■	«л м
v0	оэ го см	ГЛ н
	t~t «о н	н
#	№
		со
	1Л
		V0
1 а •	о •51 й0^1 1ЧВ> BS я оо вша ОО А» •	о №• Я но га я фей ч ЯрзСсо -со о в „
во соя Эос a

оооооооооон

i\»lft<4. !OH<\»*U*-ON fr»6-C0 0ЭЗЧ№О4Оч№ОЛ • » « mm mm mm «

ООО ооооооои

4чх)С- оооо oo очо*»в»

m

ООО OO О О ООО н

мочгч com ru тсч» <л

MfOO 0О*>Л вУОЛС"» С^СООООО-фкОЧОЧ

т т т

OQOOOOOOOOн w во ыев о ft 0\<л «л 5 Со г-оо оо оо аклоч с оаооооооом

09

т S

« ■ ««

ш ю «

да я ю

и м «

н

_i

п

S

а

1Л т>

аедашю* д&ввеш» :э хжняпийд формула (8.1) позволяв! опреде­лить требуемую площадь проходного сечения клапана F и выбрать типоразмер предохранительного клапана.

Пример 8.1. Подобрей» вредахр-нительный кгчпан для входной магистрали пневмопривода формовочной машины. Клапан праднаана-чен для сброса избыточного-расхода сжатого воздуха «з магист­рали пневмопривода при аварийных ситуациях (выключение ферме- . вочных мавин без изменения режима работы компрессора, выход ив строя предохранительного клан виг компрессор* и т.п.). Исходим» данные: избыточное рабочее давяенме на входе в пневмопривсл ftp » 20 нтс/с*², избыточное давление в системе сброса зе кла­паном /3, * О, избыточный расход воздухе <£ * 16 кг/ч, плот­ность воздуха j)» 14,8 кг/м³, показатель адиабаты к » 1.4.

Решение. При давлении пебсчей среда Д '■' 3*60 км/см² предохранительны! клапан должен срабатывать при р₁ ? 1,15/э^, Принимаем для расчета р> » Т ,15 ^ • 25 игс/см². По твбл. 8.1 для 4р • 0 и к » 1,4 выбираем &■» 0,484. Врипимаем ос: 0,6 и ив формулы (8.1) каходтш площадь сечения клапане

^F -' ^ааг#. Ц4 ■ Ms ■ а^{1 я,}**°

По табл. 8.2 выбираем нормашэояешшй предохранительный клеван конструкции Лени игр эдемом филиале ШИхиммеи, преднааначенн»! для установки .на воэдуеиой мягистрали о рабочим девлеиием де 50 ктс/см² ( d_c * 60 мм, f* 2240 мм², d_f « 100 мм). Расчет Ш1У состоит в выборе давиеяия нестроЕки мШГ, при кото­ром разрушается мембран»:

где fa - давление настрейи», обычно ^ a t_t2Sр* «^/с*** >

к - эмпирический казффвциент, звечеиие которого aeвисит от материала мембраны. Для меди М » 3,2, для стали к » ^л,2| dg - предел прочности на растяжение материала мембраны, ктс/см²; h - толщина мембраны, ом; £ - дяеметр мембраны, см.

Оптимальные соотношении параметров fa , h и 2> приведеныв [9]. Расход рабочей среды черев ДО после разрушения мембре-ны определяется в соответствии с правилами РосИфтехвадзора воформуле у— — .

2

где ri_t„_u - площадь проходного сечения, см ; <Х - коа^фмвиент

67

расхода проходного сеч.ния, для большинства МПУ о( =0,7*0,9;

£ - коэффициент, учитывающий расширения газов, определяетсяпо данным СкЗ;*»/*^ >' ^м f молекулярный вес газов или паров,проходящих через Ш1У; коэффициент сжимаемости газа;

# - гвзовая постг энная; V- удельный объем; (J - ускорение свободного падения.

Формула (8.3) справедлива в области докритических истече­ний гавов ив Ш, т.е. при -р^-уг- <o_tS , где р ' я fy> -критические параметры состояния газТв, значения ^ см. в табл. 8.3.

Таблица 8.3

Газ		Газ	7кр 1 к
Азот Ацетилен Водород Водяной пар Воздух	126 ЗИЛ 647 132	кислород Окись углерода Пропан Хлор Этилен	154 I 283

Для смеси Газов критические параметры ^s Мл? К > т 'IT. г

где %i - объемная доля с -го компонента.

§ Расчет защитных экранов металлорежущих станков Для обеспечения безопасных условий эксплуатации металло­режущих станков последние в соответствии с ГОСТ 12.2.009-75 осна­щают защитными экранами, предохраняющими станочника от воздей­ствия отлетающей стружки (частиц абразива) и капель смазочно-охлаждающей жидкости. Одновременно они препятствуют контакту работающего с системой "режущий инструмент - заготовка", пред­ставлявшей большую опасность с точки врения механического трав­мирования. Основным требованием к экранам является прочность, поэтому они обычно выполняются из стали или алюминия. Однако в налом ряде случаев это ухудшает условия эксплуатации станков, что вынуждает использовать в качестве материала экрана плоский ■сталинит" или безопасные трехслойные стекла. Расчет защитных «кренов металлорежущих станков сводится к определению необходи­мой толщины экрана же условия его прочности на ивгаб [I] :

где т - масса стружки (предполагается стружка аадлома или скалывания);

if - скорость стружки при ударе о защитный экран;

е - модуль упругости материала экрана;

d_utir допустимое напряжение не изгиб материала экрана; £ и ё - размеры экрана (в большинстве случаев экран выполня­ется в виде прямоугольной пластпы);

Скорость стружки при ударе о защитный акран в первом при­ближении принимается равной скорости резании. Размеры экрана вы­бирается, исходя из размеров опасной зовы и зависят от конст­руктивного решения станке в зоне резания. Допустимое напряже­ние материала экрана на изгчб принимается с учетом не менее чем трехкратного запаса прочности.

Расчет может быть проведен для станков с различными раз­мерами опасной зоны, стружки разного веса и различных скорос­тей резания. Программа такого расчета, составленная для вычис­лительной машины "Мир", дана в поиложении.

Пример 9.1. Рассчитать неооходимую толщину экрана для уни­версально-фрезерного станка ОБ-82 при обработке деталей из се­рого чугуна с образованием стружки надлома о максимальной мас­сой 10.КГ⁵ кг. Максимальная величина скорости резания при об­работке 80 м/мин (Т,3 м/с).

Решение. Учитывая габариты опасной зоны станка, принимаем размеры защитного экрана 0,15x0,20 и. В качестве материала эк­рана принимаем бёзосколочное трехслойное полированное стекло ГОСТ 8435-57 с модулем упругости £ ■ 3,44.Кг Н/м² и пределом прочности на изгиб 180,5x10* н/м².

Принимая трехкратный запас прочности, подставляем указан­ные значения параметров в формулу (9.1). Получаем толщину зкра-

1Примечание. Исключение составляют взрывоопасные помещения, где применение естественных проводников в качестве основных заземлителей не допускается.

j8