книги из ГПНТБ / Гидрофицированная крепь очистных выработок

стендовые трубы, выдерживающие гидростатическое давление 1300— 1400 кгс/см2.

Структурная характеристика применяемых в гидростойке поли­

мерных материалов приведена в табл. 17.

Таблица 17

Структурная характеристика полимерны х материалов

приклеенной стеклопластиковой пяты 3, вставной донной заглуш­ ки б с уплотнительной манжетой 4 и винта 5, скрепляющую донную заглушку с нижней опорой.

Разработанные и испытанные структуры металлостеклопластико­ вых труб, в которых варьировалось соотношение толщины или коли­ чества слоев продольных и поперечных волокон стеклопластиковой оболочки, сводятся к двум основным схемам:

А. Двухслойная структура (рис. 45, в):

1) стальная гильза (сталь 20ПС), ôx = 1,5 мм — стеклошпон (или стеклолента) с соотношением продольных и поперечных волокон

Анизотропия

Рис. 46. Зависимость прочности и дефор­ мации стеклопластиковой оболочки от ани­ зотропии

Рис. 44. 'Конструкция гидростойки типа ^ _ СГВ-5 внешнего питания .

а — стеклопластиковая ортотропная труба; б — трехслойный металлостеклопласти­ ковый цилиндр; в — двухслойный металлостеклопластиковый цилиндр

прочности стеклопластиковой оболочки аг (стеклошпон) и величины

радиальной деформации г = двухслойной трубы от анизотропии

стеклопластика при внутреннем давлении жидкости р = 300 кгс/см2 приведена на рис. 46. Здесь началу координат соответствуют одни продольные волокна, единице — одни поперечные (тангенциальные) волокна; при анизотропии 1 : 1 толщина продольного и попереч­ ного слоев одинакова.

Исходя из того, что по условиям работы главного манжетного уплотнения допустимая величина упругой деформации цилиндра по внутреннему диаметру ограничена [22], рациональное соотноше­ ние продольных и поперечных волокон в рассматриваемом случае определится анизотропией 1 : 2, при которой е sç 0,18 (см. рис. 46).

В табл. 18 приведены результаты испытаний образцов цилинд­ ров двух- и трехслойной структуры на гидростатическую прочность

P

где к2 — -рг, Еѳ и ЕГ — тангенциальный и радиальный модули

упругости.

Компоненты напряжений связаны с функцией напряжений и про­ извольными постоянными соотношениями

00d2F -Вкг*'1—Скг~к~х. дгі

Определив из граничных условий произвольные постоянные, получаем общие формулы для расчета напряжений

где

rB

Результаты расчета цилиндра трехслойной структурной компо­ зиции (металлическая гильза — прямая намотка — стеклошпон 5 : 1) приведены в виде эпюр распределения напряжений в сечении метал­ лостеклопластиковой трубы (рис. 47, а и б) при следующих значе­ ниях параметров: р --- 300 кгс/см2, гв = 4,6 см, г2 = 5,2 см и гн = = 5,65 см.

Эпюра, приведенная на рис. 47, а, характеризует распределение

Рис. 47. Распределение напряжений в стенке металло­ стеклопластикового гидроцилиндра

20ПС); эпюры, приведенные на рис. 47, б, характеризуют распределе­ ние напряжений в металлопластиковой трубе (бх = 2,5 мм): (б—1) — для гильзы из стали 20ПС (сгѳтах = 4000 кгс/см2); (б — 2) — для

гильзы из дюралюминия Д-16Т (стѳтах = 2600 кгс/см2).

Сопоставление полученных эпюр напряжений оѳ показывает, что при стальной гильзе имеет место крайнее неравномерное распре­ деление напряжений в сечении трехслойной трубы и весьма незна­ чительное использование прочности стеклопластика, обусловленное большой разницей в величинах модуля упругости материалов.

ния в высоконапорных гидроцилиндрах дюралюминиевых сплавов.

Для сравнения на рис. 47, в приведена эпюра распределения на­ пряжений в стенках двухслойного цилиндра (дюралюминий Д-16Т — стеклопластик ленточной намотки 1 : 2) при параметрах трубы: гк = 4,6 см, ôj = 2,5 мм, гн = 5,65 см и р — 300 кгс/см2 (ка = 2,6).

Расчетные значения деформаций для рассматриваемых структур трех- и двухслойного цилиндров, вычисленные по общей формуле (Ѵ-2), приведены в табл. 20.

Т а б л и ц а 20

Расчетные значения деформаций

Рациональное перемещение, мм

Решение упругой задачи и полученные данные указывают на сле­ дующее:

1) при трехслойной структуре — применение гильзы из Д-16Т (6, = 2,5 мм) обеспечивает более равномерное распределение напря­ жений между первым и вторым слоем (ка = 1,55), чем применение гильзы (ôj = 1,5 мм) из стали 20ПС (ка = 4,3) при несколько боль­ шей деформации иГв (на 0,044 мм) на внутренней поверхности ци­

=2,6) и прочности при осевом сжатии на 25% (см. табл. 18). Определение гидростатической прочности металлостеклопласти­

кового цилиндра сводится к решению упругопластической задачи исходя из того, что дюралюминиевая гильза переходит в пластиче­ ское состояние, а стеклопластик при растяжении следует закону Гука вплоть до момента его хрупкого разрушения (см. рис. 39).

Полагая в первом приближении материал гильзы идеальнопла­ стическим и присоединяя к разрешающему уравнению для опре­ деления компонентов напряжений