книги из ГПНТБ / Зиновьев, Владимир Андреевич. Детали машин учебник для немеханических специальностей высших технических учебных заведений

§ 17. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНСТРУКЦИЯХ И РАСЧЕТЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОЛЕС В ПЕРЕДАЧАХ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

На основании результатов расчета передачи какого-либо из рассмотренных выше видов определяется диаметр колеса и офор­ мляется лишь наружная поверхность обода, но к расчету элемен­ тов колес изложенные выше методы расчета не имеют отношения.

Колесо с достаточно большим диаметром состоит из трех основ­ ных частей: обода, ступицы и части, соединяющей обод со ступицей.

б)

Фиг. 122.

дены конструкции цилиндрического (фиг. 122, а) и конического

(фиг. 122, б) зубчатых колес с такими дисками, применяемые при диаметрах до 500 мм. В дисках высверливаются отверстия, исполь­ зуемые при обработке колес на станках.

В литых стальных и чугунных колесах с большими получае­ мыми при отливке отверстиями в диске, соединяющем обод со сту­ пицей, диск разделяется на отдельные спицы, укрепляемые реб­

(фиг. 124). Поперечное сечение спицы получается, таким образом,

у цилиндрического колеса крестообразным, а у конического — тав­

ровым.

Колеса с такими спицами применяются при диаметрах до 100.0 мм. При больших диаметрах цилиндрические колеса отливаются со спи­ цами Н-образной формы, двутавровыми и коробчатыми. Расчет спиц производится на изгиб по формулам, в которых эмпирические зависимости и рекомендации преобладают над теоретическими обо­ снованиями. Такие расчеты не могут быть точными хотя бы потому, что практически невозможно определить, какое участие в передаче

няются шкивы с двумя рядами спиц. В ременных шкивах с малыми диаметрами (например, на электродвигателях) соединение обода со

ступицей производится дисками без ребер.

Фиг. 126.

В колесах с малыми диаметрами обод со ступицей сливаются

в одно целое (фиг. 126, а и б). При еще меньших диаметрах исче­ зает и ступица, и обод располагается на поверхности вала, сливаясь с валом в одно целое. Так почти всегда получается с червяком,

представляющим собой винтовое колесо с малым диаметром, пе-

Фиг. 127.

редко и зубья цилиндрических и конических шестерен распола­ гаются непосредственно на поверхности вала.

Толщина обода должна быть возможно меньшей, чтобы не полу­ чалось большой разницы между его толщиной и толщиной спиц, но она должна быть достаточной для обеспечения необходимой жесткости. Толщина обода определяется по эмпирическим формулам в зависимости от диаметра у ременных шкивов и в зависимости от модуля и числа зубьев у зубчатых колес. Для большей жесткости

ГЛАВА IV

ТРУБОПРОВОДЫ И АРМАТУРА

§ 18. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Трубопроводы широко применяются для перемещения различ­ ных жидкостей и газов. Они могут служить как средством внутри­

заводского транспорта, где используются для перемещения воды, пара и других различных жидких и газообразных реагентов, так и для перемещения газа и нефти в газоили нефтепроводах на весьма

значительные расстояния.

По трубопроводам перемещаются вещества с разными физико-

химическими свойствами, с большими диапазонами давления и температуры. В зависимости от этого при проектировании трубо­ провода для труб, соединительных частей и арматуры, служащей для регулирования прохода вещества, должен быть выбран мате­ риал, выдерживающий химическое воздействие проводимого веще­ ства, и должны быть определены размеры всех частей трубо­ провода в соответствии с заданными давлением, температурой и

производительностью.

Применяемые в трубопроводах материалы многочисленны и раз­ нообразны — серые и легированные чугуны, углеродистые и леги­ рованные стали, цветные металлы и сплавы, пластические массы, керамика, стекло, резина и пр. Ниже будут рассмотрены главным образом трубопроводы общего назначения, выполняемые из метал­

лических труб.

Внутренний диаметр трубопровода определяется расчетом в за­ висимости от рода проводимого вещества и производительности.

Полученный из расчета диаметр должен быть округлен в соответ­ ствии с установленными ГОСТом 355-52 условными проходами. Условным проходом, обозначаемым в стандарте Dy, называется номинальный внутренний диаметр трубопровода.

ГОСТом 355-52 установлено 58 величин Dy (от 1 до 4000 мм), из которых только 30 применяются для трубопроводов общего на­ значения. Расчетный диаметр должен быть округлен до стандартной

величины Dy, потому что только для стандартных диаметров изго­ товляются соединительные части и арматура. Фактический внутрен­ ний диаметр труб в зависимости от способов их изготовления может немного отличаться от номинального стандартного диаметра.

с ГОСТом 356-59 изготовляются для определенных условных избы­ точных давлений ру. Давления ру называются условными, потому что соединительные части и арматура предназначаются для работы под такими давлениями лишь при условии, что температура прово­ димого вещества не превышает указанных в стандарте величин,

изменяющихся в зависимости от материалов, из которых изгото­ вляются соединительные части и арматура. Если температура ве­ щества выше указанной в стандарте, рабочее давление снижается. Так, например, для соединительных частей и арматуры из углеро­ дистых сталей, изготовленных для ру — 40 ати, установлены следующие предельные рабочие давления при разных температу­ рах:

уменьшением механической прочности материала трубы при повы­

шении температуры и увеличением опасности в случае поломки трубы во время прохождения по ней вещества с высокой темпера­ турой.

Для соединительных частей и арматуры, кроме условного и ра­ бочих давлений при разных температурах, установлены и пробные

давления рпр, на которые соединительные части и арматура должны испытываться водой при температуре ниже 100° С. При ру < 200 ати

Выбор для трубопроводов труб наиболее подходящего в каждом отдельном случае вида не представляет затруднений, так как нашей промышленностью в соответствии с многочисленными стандартами изготовляется большой ассортимент труб, удовлетворяющих разно­

образным требованиям. Для трубопроводов общего назначения часто применяются бесшовные трубы, изготовляемые в соответствии с ГОСТом 8732-58. Этим стандартом предусмотрены трубы из сталей разных марок с наружными диаметрами от 5 до 426 мм и разными толщинами стенок. Для водо- и газопроводов и систем отопления широко применяются трубы по ГОСТу 3262-55 с условными про­

Соединения труб производятся разными способами в зависимости от необходимой надежности работы, стоимости, частоты разборки, свойств материала соединяемых деталей и пр.

Соединения могут быть выполнены: а) на резьбе;

с помощью резьбовых муфт. В этом случае концы труб снаружи нарезаются трубной резьбой по ГОСТу 6357-52. Такая резьба отли­ чается от основной крепежной резьбы меньшими шагом и глубиной, поэтому она не вызывает значительного ослабления стенок труб.

В случае когда от резьбового соединения требуется повышенная

плотность, вместо цилиндрической резьбы применяется кониче­

и из стали для условных проходов от 6

до 200 мм. Муфты из ковкого чугуна применяются при температу­ рах не выше 175° С. Они рассчитаны на условное давление до 10 ати

(при Dy = 50 4-100 мм). Стальные муфты рассчитаны на давление до 16 ати.

Для придания муфтам из ковкого чугуна необходимой жестко­

сти их снабжают по краям буртиками, а для обеспечения лучшего захвата газовым ключом располагают по образующей несколько

206 Трубопроводы и арматура

Резьбовые соединения труб осуществляются также при помощи фитингов — фасонных деталей, служащих для изменения направле­ ния трубопровода, а также для ответвлений. Стандартизовано зна­

чительное число разных видов фитингов. На фиг. 129 представлены некоторые виды фитингов: прямой стальной угольник (фиг. 129, а),

прямой чугунный угольник (фиг. 129, г), прямой стальной трой­

ник (фиг. 129, б) и прямой чугунный тройник (фиг. 129, 5), пря­ мой стальной крест (фиг. 129, в), прямой чугунный крест (фиг.129, е).

Для соединения между собой двух фасонных частей (например, крестовины и угольника), имеющих внутреннюю резьбу, приме­

няется ниппелщ т. е. цилиндрическая трубка, имеющая наружную

резьбу.

В результате широкого внедрения сварки резьбовое соединение

труб утратило свое значение. Однако и в настоящее время оно при­ меняется на линиях низкого давления (3—5 ати) для пара, воды,

сжатого воздуха и т. п., особенно когда по характеру производства

сварка пе может быть допущена.

При тщательном выполнении резьбовое соединение весьма на­

дежно, по оно обходится дороже сварного и требует значительной затраты труда квалифицированной рабочей силы.

Фланцевые соединения являются самым распространенным видом соединения труб. Это объясняется возможностью массового завод­

ского изготовления фланцев, удобством разборки фланцевого сое­ динения и его высокой надежностью. Стоимость фланцевого соеди­ нения довольно высока.

Фланцы применяются для соединения труб, подверженных самым разнообразным давлениям — от вакуума до избыточного давления в несколько сот атмосфер и работающих при температурах в диапазоне от отрицательных (—200° С и ниже) до нескольких сот градусов выше нуля.

По способу посадки на трубу различаются следующие типы флан­

4)плоские приварные (фиг. 130, г);

5)приварные встык (фиг. 130, д);

6)свободные па отбортованной трубе (фиг. 130, е).

По форме уплотняющих поверхностей различаются следующие

5) со шлифованными уплотняющими поверхностями. Значительное число типов фланцевых соединений стандартизо­

вано или нормализовано.

Присоединительные размеры всех выпускаемых фланцев одина­ ковы для одних и тех же условных давлений и диаметров незави­ симо от способа посадки на трубу и от материала фланца. Этим до­ стигается взаимозаменяемость фланцев любых типов.

Размеры фланцев следует выбирать, учитывая пе фактическое рабочее давление в трубопроводе, а то условное давление, на кото­ рое рассчитана намечаемая к установке арматура, иначе может оказаться, что присоединительные размеры фланцев не будут соот­ ветствовать размерам фланцев на арматуре.

В качестве материала для фланцев используется чугунное ■ стальное литье (для фланцев, составляющих одно целое с изделием) и стали различных марок.

Для уплотнения фланцев применяются мягкие прокладки (кар­

тонные, фибровые, резиновые, паронитовые), а при высоких давле­ ниях — металлические прокладки.

Выбор того или иного вида фланца определяется в зависимости

от давления, температуры и назначения трубопровода. Данные по выбору фланцев приводятся в справочниках.

Раструбные соединения применяются при прокладке некоторых

видов 'стальных, чугунных, керамиковых, стеклянных, фаолитовых

и асбоцементных труб.

Для уплотнения раструбного соединения кольцевое простран­ ство, образуемое раструбом одной трубы и телом другой, аапол-

няют прядью 1 (фиг. 131), после чего наружный участок этого про­ странства зачеканивают или замазывают какой-либо мастикой 2.

Отличительными свойствами раструбного соединения являются

трудность разъема соединения, недостаточная надежность (осо­ бенно при повышенных давлениях), возможность сохранения плот­ ности при появлении незначительного перекоса смежных труб (например, при неравномерной осадке опор или грунта).

208 Трубопроводы и арматура

Соединение труб сваркой и пайкой. В промышленности широкое распространение получили методы соединения труб сваркой и пай­ кой. Сваркой соединяют трубы из черных металлов, кроме чугун­

ных. Трубы из цветных металлов и пластмасс соединяют при по-

Фпг. 131. Фиг. 132.

мощи пайки. На фиг. 132 представлены сварные соединения, а на

1) если передаваемый по трубам продукт действует разрушающе на наплавленный металл или на нагреваемые при сварке концы труб;

zzzzzzzzzzz2?SS&:

Фиг. 133.

2)’если трубопровод требует частой разборки, например для про­ чистки;

3) если трубопровод находится в цехе, характер производства которого исключает работу с открытым пламенем.

Стоимость подготовки труб под сварку и стоимость сварки во много раз ниже стоимости фланцевого соединения (пары фланцев, прокладки, болтов с гайками, работы по посадке фланца на трубу).

Хорошо выполненное сварное соединение весьма долговечно и не требует ремонта и связанных с этим остановок производства, что