Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Каган Я.А. Технологические расчеты в котлостроении учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
6.89 Mб
Скачать

где:

1>Уб— длина зубца или длина дуги, по которой зубцы кулачка соприкасаются с трубой, см (см. рис. 35);

t — ширина зубца, принимаемая равной 0,05 см (0,5 м.м)

(см. рис. 37); 2 — число зубцов в кулачке.

Условие надежности работы ершовой заглушки или усло­ вие прочности соединения кулачков с трубой выражается не­ равенством

Я > °?р>6,

(201)

где — предел текучести материала трубы.

При выполнении условия (201) зубцы кулачков вомнутся (вдавятся) в стенку трубы и обеспечат прочность соединения.

Значения q/ 'ру6 при температуре 20°С для труб из раз­ личных марок сталей даны в § 2 главы V (см. стр. 174).

4. ПРОВЕРКА ЗАГЛУШКИ НА НЕВЫЛЕТ (НА СРЕЗ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ КОНЦЕВОГО УЧАСТКА ТРУБЫ)

При

недостаточной

длине на руленого концевого участка

трубы

(или штуцера),

характеризуемой размером 1ср,, (см.

рис. 35), может произойти срез внутренней поверхности тру­ бы зубцами.

Условие наделености работы заглушки по отсутствию опас­ ности среза (условие невылета заглушки даже при хорошо вдавившихся зубцах) заключается в следующем:

Р общ ^ Рсрез>

(202)

где Рсрез~ величина силы, способной срезать внутреннюю поверхность концевого участка трубы; эта си­ ла определяется по формуле

^срез ~

$ срез

азрут

(203)

где Scpe, — площадь среза, равная

 

Sfpes =

^кул

^зуб Iсрез СМ1,

(204)

~ разрушающее

напряжение среза,

равное

= 0,85

а,

кг/см*.

(205)

166

Например,

для

труб из Ст.

20, при t — 20°С, о, =

= 4 1 0 0 - ^ - ,

а ?%,**

=0,85-4100 =

3500 кг/см2.

П р и м е ч а н и я : 1. Следует обратить внимание на необходимость со­ блюдения достаточной точности изготовления ершовой заглушки и ее мон­ тажа, так как только при этом условии будет обеспечена, в соответствии

срасчетом, надежная работа заглушки.

2.Особое внимание должно быть обращено на строгое выполнение мер по технике безопасности работ по гидравлическому испытанию труб и ка­ мер, выполняемых с применением ершовых заглушек.

Опасность работ заключается в том, что в случае вылета ершовой за­ глушки из испытываемой трубы или из штуцера испытываемой камеры за­ глушка может нанести серьезный ущерб персоналу. Поэтому, наряду с проверкой исправного состояния устанавливаемой заглушки и с тщатель­ ностью ее монтажа, должно быть выполнено требование об ограждении участка, где ведутся гидроиспытания, надежными стенами из стальных листов с деревянными брусьями.

Примерный технологический расчет ершовой самотормозящей заглушки для гидравлического испытания трубы водяного

экономайзера

Рассчитать ершовую самотормозящую заглушку для гид­ равлического испытания змеевика водяного экономайзера, то есть:

1. Определить общее усилие, действующее на ершовую заглушку вдоль оси Робщ, и радиальное усилие, переда­ ваемое одним кулачком на трубу Q, при числе кулачков пкул = Ъ шт, а также общее усилие Qo6m, передаваемое кулачками на трубу.

2. Определить удельное давление q (или осм ) на зубцы кулачков с проверкой выполнения условия прочности соеди­ нения кулачков с трубой.

3. Проверить заглушку на невылет, то есть на невозмож­ ность среза концевого участка трубы.

Диаметр

трубы dHapX s =

40X3,5 мм, материал

Ст. 20,

рабочее

давление ^ „ ^ = 1 1 5

am.

 

Материал

кулачков — инструментальная сталь

марки

Х12М. Конструкцию заглушки см. на рис. 34.

 

1.

Определение общего'осевого усилия Р0вщ и радиальных

усилий кулачков на трубу Q,

ri Qoguf t

 

167

Общее усилие, действующее на заглушку вдоль про­

дольной оси, Роби(, определяется по формуле (191)

2

 

 

п

 

_ „

г^внт

Кс,

 

 

 

 

‘ общ

 

Риск

 

^

 

 

где рисп— испытательное давление,

равное двойному

ра­

бочему:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис =

2рраб =

2

115 =

230 кг/см2,

 

dонт z==dHap — 2s =

40

2 • 3,5 =

33 мм,

 

г,

__оол

3,14 • 3,32

 

т с с

кг.

 

 

 

Робщ = 230 ---- ----- =

1965

 

 

 

Радиальное

усилие

Qh

передаваемое

одним кулачком

на

трубу, определяется по формуле (197)

 

 

 

 

 

 

 

Робщ

 

 

 

 

 

 

 

 

Q — ----------------- (сова — |j.sina)

кг,

 

 

sina + ficoea

 

 

 

 

 

где:

 

 

 

 

 

 

 

поверхностью конуса

а — угол, образуемый боковой

с продольной

осью

ершовой

заглушки (см. рис.

34,

35),

принимаемый равным а к

15°;

 

[X— коэффициент трения скольжения кулачков по конусу, принимаемый на основании опытных дан­ ных равным [1 = 0,25:

Q/

1965/8

-(cos 15° - 0,25 sin 15°) =

sin 15°+0,25cosl5

 

 

246________ (0,965-0,25-0,259) = 441 кг.

0,259+0,25-0,965

Общее радиальное усилие Qo6m, передаваемое кулачка­ ми на трубу, составляет

QoSm— ^кул Qt — 8*441 = 3530 кг.

2. Определение удельного давления на зубцы кулачков 9(асм)- Удельное давление (q) на зубцы кулачков или напря­ жение смятия (осм) определяется по формуле (199)

Я = асм =

кг1см1,

 

общ

168

где

$0?Ц( — площадь соприкосновения зубцов

всех кулач­

 

ков

ершовой

заглушки с трубой,

определяе­

 

мая

по формуле (200),

 

 

 

^общ

Я * у „ ^эуб СМ ,

 

где

 

 

 

 

1,ув — длина зубца или длина дуги, по которой зубцы кулачка соприкасаются с трубой (см. рис. 35), cM-t

t — ширина зубца, принимаемая равной t = 0,5мм = =0,05 см (см. рис. 37);

г — число

зубцов в кулачке.

Принимая на основа­

нии предварительных

подсчетов 1зуб-= 0,6 см и

z = 5

зубцов, получим

 

 

$>*4 = 8-0,6-0,05-5

=

1,2 см2.

Удельное давление на зубцы получается равным

q = —30 = 2940 кг/см2. 1,2

Условие надежности работы ершовой заглушки или условие прочности соединения кулачков с трубой выражается нера­ венством (201)

а > атРУ°

s ,

при выполнении которого зубцы кулачков вомнутся в стенку трубы и обеспечат достаточную прочность соединения. Вели­ чина о труб — предела текучести материала трубы—для Ст. 20 составляет (см. табл. 2)

ofРУ6 = 2600 кг/см2,

Следовательно, напряжение смятия (q=oCM=2940 кг/см2) получилось больше предела текучести, 2940>2600, то есть ус-' ловие (201) удовлетворяется.

3. Проверка заглушки на невылет (на невозможность сре­ за концевого участка Фрубы). Условие надежности работы за­ глушки заключается в том, чтобы даже при хорошо вдавив­ шихся в трубу зубцах кулачков была исключена опасность вылета заглушки вследствие среза концевого участка трубы.

Это условие невылета заглушки выражается следующим неравенством (202):

общ < рсрез' кг,

169

где

Ptpe3 — величина силы, способной

срезать внутреннюю

 

 

поверхность концевого участка трубы. Эта си­

 

 

ла определяется по формуле (203)

 

 

 

О

 

С

тсрез

и?

 

 

 

г срез

°срез разруш

 

где:

Scpe3 — площадь

среза,

равная [см. формулу (204)],

 

 

 

'-*с/>е4== ^кул hy б Iсре4

>

 

Iсрез — длина концевого участка трубы (см.рис. 35), см\

*срез

— разрушающее

напряжение среза, равное

 

'’разруш

 

 

 

-срез

— о,85

кг/смV

 

 

 

р а з р у ш

 

»

 

Для

Ст. 20 из таблицы

2 имеем

 

 

а

 

 

 

а„== 4100 кг!см2,

 

 

■Уаэруш =

0,85-4100 =

3500 'кг,!см*.

 

 

Принимая

1ерез = 1

см,

получим

 

 

 

 

s cpe3 =

8 -0,6-1 =

4,8 см2,

а величина срезывающей силы составит

 

 

 

Р срез — 4,8-3500 =

16800 кг.

Выше было получено Робщ=

1965 кг.

заглушки (Робщ<Ц

Такил*

образом,

условие

невылета

< Рсрез) выполняется,

так

как 1965 <£ 16800.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Задание на технологический расчет ершовой самотормозящей заглушки для гидравлического испытания трубы и камеры

Рассчитать ершовую самоторм'озящую заглушку для гид­ равлического испытания— экранной (фестонной) трубы или змеевика пароперегревателя (переходной зоны, водяного эко­ номайзера) или камеры с приваренными штуцерами, то есть:

1. Определить общее усилие,

действующее на заглуш­

ку Р0бщ> и усилия, передаваемые

кулачками на трубу, Qt

КQogui'

2.Определить удельное давление на зубцы q (асм ) с про­ веркой выполнения условия прочности соединения кулачков с трубой.

170

3.

Проверить заглушку на невозможность среза концево­

го участка

трубы (на невылет заглушки). Материал кулач­

ков— инструментальная сталь марки Х12М.

Исходные данные:

труба экрана, dHapX s = 60X5, ма­

териал

Ст. 20, рабочее давление ррав= 110 атм или[1)тру-

ба фестона

dHapX $= 83X3,5, Ст. 20, рраб=ЗБ атм\ 2) зме­

евик пароперегревателя, материал Ст. 15ХМ, dHapX s =

=40Х ^, ррав=г ЮО am,

3) камера dHapXs =350X35 со шту­

цером

dHap X s=40X 4,

высота штуцера ИШт— 80 мм, ма­

териал штуцера Ст. 12ХМ;

возможны и другие

варианты].

Составить эскизный чертеж сконструированной

и рассчи­

танной ершовой заглушки

в Ml : 1 или 2: 1.

 

За к л ю ч е н и е

Вработе даны технологические расчеты вальцовки обе­ чаек (и корыт) на четырехвалковой и трехвалковой листо­

гибочной машине, гибки полуобечаек на гидравлическом прес­ се и штамповки днищ барабана и донышек камер на гидрав­ лическом штамповочном прессе.

Расчеты облегчают проектировщику задачу рационального конструирования важнейшего элемента котлоагрегата —бара­ бана.

Приведенные в работе технологические расчеты гибки труб и ершовой самотормозящей заглушки будут полезны при конструировании трубчатых поверхностей нагрева котла. Настоящая работа будет продолжена по другим элементам котлоагрегата.

Л И Т Е - Р А Т У Р А

1. Е. Н. Мо ш н и н , Гибочные и правильные машины, Машгиз, 1956.

а. ЦНИИТМАШ,

Отчет №

НЗ 13-3271, А. И.

К а г а л о в с к и й ,

Е. Н. Мо ш н и н , Определение

основных технологических

параметров ги­

бочной четырехвалковой машины 40X8000 мм, 1954.

машин

(материалы

3.

А. И. Ц е л и к о в , Расчет

гибочных роликовых

по технической информации)', кузнечно-прессовое и прокатное

оборудова­

ние, ЦБТМ, 1939.

 

 

 

 

 

4.

А. И. Ц е л и к о в , Прокатные станы, Металлургиздат,

1946.

5.

Н. М. Б е л я е в ,

Сопротивление материалов, ГИТТЛ,

1953.

б. ЦНИИТМАШ, Отчет № П-1Б-01-13, Анализ существующей и разра ботка рациональной технологии изготовления баллонов высокого давЛенйя для мощных гидропрессов, 1956, XII, Е. Н. Мо ш н и н , П„ М. Сл о нь .

171

7. Ш о ф м а н ,

Мо ш н и н ,

Сл о н ь ,

Экспериментально-исследователь­

ские работы

по

разработке

технологии

изготовления

барабанов котлов

ТП-230-110,

раздел А—«Технология изготовления полуобечаек холодной

гибкой на прессе 8000 г»,

отчет ЦНИИТМАШ, № 147 ИР, 1954.

8. И. М. В о р о н к о в ,

Курс теоретической механики, ГИТТЛ, 1953.

9. Л. А. Ш о ф м а н, Элементы

теории холодной штамповки, Оборон-

шз, 1952.

 

 

Холодная

и горячая штамповка, т. 1, ОНТИ,

10. К. Ф. Н е й м а е р,

Госмашметиздат,

1934.

 

 

вытяжка листового

металла, ИТЭИН,

'11. Л. А. Ш о ф м а н , Глубокая

№ 2, 1945.

 

 

О штамповке днищ барабанов котлов высоко­

12. А. С. Ж у р а в л е в ,

го давления, «Энергомашиностроение», № 9, 1958.

 

13. Э. А. В ы с о ц к и й ,

С. А. Ж и в о т о в с к и й , Основные технологи­

ческие операции

в котлостроении, ВПТИ,

1958.

 

14.Е. Н. М о ш н и н, Определение технологических параметров гибки тонкостенных труб, «Вестник Машиностроения», № 10, 1955.

15.Л. Д. Г и н з б у р г-Ш и к, Определение мощности электродвигателя трубогибочного станка, «Электрические станции», № 7, 1952.

16.

К. Н.

Б о к о в,

Г. М. И ц к о в и ч ,

В.

А. К и с е л е в , С.

А. Чер-

н а в с к и й ,

Курсовое

проектирование деталей

машин,

Машгиз,

1956.

17.

Г. В. В а с и л ь е в , Общие свойства

металлов

(металловедение]1,

ВЗЭИ,

1955.

 

 

 

 

 

 

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Стр.

ПРЕДИСЛОВИЕ.

Глава I. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВАЛЬЦОВКИ ОБЕЧАЙКИ БАРАБАНА НА ЧЕТЫРЕХВАЛКОВОЙ ЛИСТОГИБОЧНОЙ МАШИНЕ

1.

В в е д е н и е ....................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

а)'

Задача

расчета

..........................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

б}

Исходные

д а н н ы е ....................................................................

вальцовки

холодном

состоянии

5

 

в)'

Определение

способа

 

2.

или

горячем)! . . . .

 

 

 

 

 

 

 

6

Расчет максимальной длины о б е ч а й к и .............................................

 

 

 

 

3. Расчет необходимого числа проходов листа через листогибоч­

18

ную машину (расчет числа ц и к л о в )'..............................................................

 

 

 

 

 

 

4. Определение изгибающего момента М, необходимого для ос­

23

новной гибки (вальцовки) листа

................................................................

 

 

 

 

 

 

 

а)

.

Холодная гибка .............................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

23

5.

б)

1

Горячая

г и б к а ..............................................................................

 

 

 

на

валки листогибочной

24

Определение

усилий, действующих

 

 

машины

 

.

 

’ .

 

........................................ 25

 

 

25

 

а)

Два случая

в схеме действия сил .

.

, . . . . .

 

б)

Определение

усилия

на

нижний

валок

Рн

. .

. .

32

6. Расчет прогиба верхнего валка от действия изгибающих и по­

3

перечных

с и л

............................................................................................от действия

изгибающих

 

сил . . . . .

 

а)

Прогиб

 

. 34

 

б}

Прогиб

от

действия

поперечных с и л ..........................................

 

 

 

36

7. Определение необходимой величины противодавления на кон­

39

цах

верхнего в а л к а ................................................

 

 

 

 

 

......

 

. . . .

8. Поверочный расчет на прочность верхнего

(главного)

валка

41

листогибочной

м а ш и н ы ......................................................

 

 

 

 

 

 

 

л

9.

Определение

максимально

допустимой

скорости вальцовки

42

 

а)

Расчетная формула для скорости вальцовки................................

 

 

42

 

б)

Определение

 

 

' .

..................................................... !

45

 

в)

'

Определение

М ™ ? .....................................................................

 

 

 

 

 

 

 

45

10. Порядок расчета, вальцовки обечайки

барабана . . . . .

46

11. Примерный технологический расчет барабана котла

.

47

 

1.

Расчет максимально допустимой длины обечайки

. .

47

 

2.

Расчет необходимого числа проходов,

ппрох . . . .

49

 

3.

Расчет

прогиба

верхнего

валка

(/)!

..................................

 

 

56

 

 

4. Расчет необходимой величины противодавления на концах

 

 

верхнего

валка

(Рярот)

■ ■

..................................

(главного)

валка .

57

 

5.

Поверочный расчет на .прочность верхнего

59

173

6.

Определение

максимально допустимой скорости вальцовки

60

7,

Результаты

расчета (сводная т а б л и ц а ? ...................................

63

П р и л о ж ен и е....................................................

 

63

Глава И. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВАЛЬЦОВКИ ОБЕЧАЙКИ НА ТРЕХВАЛКОВОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЛИСТОГИБОЧНОЙ МАШИНЕ

1.

В в е д е н и е ....................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

65

2.

 

Определение максимальной длины обечайки

l*gKC (или Ьмакс)

 

67

3.

 

Расчет

необходимого

числа

 

проходов

листа

через

машину,

74

пп р о х

...........................................................................................................

 

 

 

прогиба

верхнего

валка

(/)

 

,

4.

Определение величины

 

81

5.

Определение

напряжения в

верхнем

в а л к е ...................................

 

 

 

82

6.

 

Расчет

скорости

вальцовки

(увальц)

...........................

 

 

 

 

 

 

82

7.

 

Примерный технологический расчет вальцовки на трехвалко­

83

вой симметричной гибочной м а ш и н е .............................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

Определение

максимально

допустимой длины одной обе­

 

 

 

чайки

..................................................

 

 

 

 

 

•........................................

 

 

 

 

 

84

85

 

 

2.

Расчет числа проходов (ппрох)

 

 

 

 

 

 

 

П р и л о ж ен и е ....................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

96

Глава

III. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

РАСЧЕТ

ГИБКИ

ПОЛУОБЕЧАЙКИ

 

 

(КОРЫТА) НА ГИДРАВЛИЧЕСКОМ ГИБОЧНОМ ПРЕССЕ

 

1.

 

В в е д е н и е ...........................................................

 

 

 

 

и з г и б о м

 

 

 

 

97

2.

 

Гибка

полуобечаек свободным

 

 

 

v

98

 

 

а)

Сущность способа гибки свободным изгибом

 

 

98

 

 

б)

Область применения этого с п о с о б а

...............................................

листа

М

 

 

93

 

 

в)

Определение

изгибающего

момента

 

 

 

100

 

 

г) Определение усилия на пуансон Р и максимальной длины

 

 

 

полуобечайки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

 

Гибка полуобечаек на колодках широким пуансоном

 

.

104

4.

 

Гибка полуобечаек в секторном цилиндрическом штампе

106

5.

 

Гибка

полуобечаек в полуцилиндрическом

штампе .

 

109

6.

 

Примерные р а с ч е т ы ...........................................................

 

 

 

 

, . . . . ,

 

112

П р и л о ж ен и е ...................................................

 

 

 

 

 

 

 

Глава

IV. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ШТАМПОВКИ ДНИЩА

 

 

 

 

БАРАБАНА ИЛИ ДОНЫШКА КАМЕРЫ

 

 

 

1.

 

В в е д е н и е ................................................

 

 

 

 

 

,

 

вытяжки

Р .

.

114

2.

 

Формула для определения общего усилия

115

3.

Определение удельного

давления течения

р . . . .

.

116

4.

 

Определение растягивающих напряжений

 

. . . .

.

117

5.

Определение

диаметра

заготовки D3az

........................................

 

 

 

 

118

6. Определение удельного сопротивления трения от силы прижи­

 

м а я ^

и Удельного давления прижима

qn

p

........................................

 

 

 

 

122

7.

Определение

удельного

сопротивления

изгиба

агиб . .

.

123

8.

 

Расчетная формула для удельного давления

р . . .

.

124

9.

 

Расчетная формула для определения минимальной силы при­

124

жима

Qприж ..................................................................................................

днищ без

прижима

 

 

 

 

 

 

 

10.

Штамповка

 

 

 

 

 

 

 

125

174

fl.

Предельные

соотношения, характеризующие начало склад­

кообразования и необходимость применения прижима

. . . .

126

12. О способе штамповки толстых днищ барабанов котлов высо­

кого д а в л е н и я .............................................................................................

размеров ш т а м п о в

 

 

 

127

13.

Определение

 

 

 

129'

14.

Конструкция

д н и щ ..............................................................................

 

 

 

132

15. Примерные расчеты штамповки днища барабана и донышка

камеры

 

 

...........................

......

 

 

132

 

1. Примерный технологический расчет штамповки днища ба­

 

рабана

котла

высокого давления (расчет штамповки

без

 

прижима)

.............................................................................................

 

 

 

 

132

 

2. Примерный технологический расчет штамповки днища ба­

 

рабана

котла

пониженного давления

(расчет

штамповки

с

 

прижимом д н и щ а ) ................................................................................

 

 

 

136

 

3. Расчет штамповки донышка камеры (расчет штамповки без

 

п р и ж и м а ):.........................................................................................

 

 

 

 

 

139

П р и л о ж е н и е .........................................................................................

 

 

 

 

 

141

 

Глава V. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГИБКИ ТРУБ НА

 

 

 

ТРУБОГИБОЧНОМ СТАНКЕ

 

 

 

1.

В в е д е н и е .............................................................................................

 

 

с дорном

и желобом

144

2.

Расчет

процесса гибкитруб в станке

147

3.

Расчет

гибки

труб

в трубогибочном

станке с

роликом

(без

а о р н а ) ) ...........................................................................................................

потребляемой

 

 

 

 

151

4.

Расчет

мощности электродвигателем трубоги­

бочного станка

 

..............................................

 

 

 

153

П рилож ение............................................................................................

 

 

 

 

 

159

Глава VI. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЕРШОВОЙ САМОТОРМОЗЯШЕИ ЗАГЛУШКИ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ИСПЫТАНИЯ ТРУБЫ ИЛИ КАМЕРЫ

1.

Введение ....................................................................................................

на

161

2.

Определение общего радиального усилия кулачков

тру­

бу Ообщ

,

К ....................................................................................................о н у с

 

163

 

а)

 

164

3.

б)

'

К у л а ч о к ............................. .....................................................

.

165

Определение удельного давления на зубцы кулачков

. . 165-

4.

Проверка заглушки на невылет (на срез внутренней поверх­

ности концевого учартка трубы) .....................................................

 

...... 166

ЗАКЛЮЧЕНИЕ . . . ! ...........................................

 

171

Л И Т Е Р А Т У Р А .....................................................

 

171

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ