Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основные подходы к расчету и конструированию РТИ и пресс-форм. Учебное пособие
.pdf
Таблица 2.21
Исходные данные для расчета резинотросовой
конвейерной ленты
Вариант В, мм L, м Q,кг/ч К
1 400 100 500 1,00 0,100 1,0 0,5
2 500 100 600 1,00 0,100 1,1 1,5
3 650 100 800 1,00 0,100 1,2 2,2
4 800 100 1000 1,00 0,100 1,3 3,0
5 1000 100 1400 1,00 0,100 1,4 2,2
6 1200 100 1600 1,00 0,100 1,5 2,2
7 1400 100 2000 1,00 0,100 1,6 2,2
8 1600 100 2500 1,00 0,100 1,7 2,2
9 2000 100 3000 1,00 0,100 1,8 2,2
10 1000 20 800 1,00 0,020 1,4 2,2
11 1000 60 800 1,00 0,050 1,4 2,2
12 1000 150 800 1,00 0,135 1,4 2,2
13 1000 200 800 1,00 0,185 1,4 2,2
14 1000 250 800 1,00 0,200 1,4 2,2
15 1000 100 700 1,00 0,100 1,4 2,2
16 1000 100 600 1,00 0,100 1,4 2,2
17 1000 100 600 1,00 0,100 1,4 2,2
18 1000 100 600 1,25 0,100 1,4 2,2
19 1000 100 700 1,20 0,100 1,4 2,2
20 1000 100 700 1,10 0,100 1,4 2,2
21 1000 100 800 0,90 0,100 1,4 2,2
22 1000 100 900 0,80 0,100 1,4 2,2
23 1000 100 900 0,60 0,100 1,4 2,2
24 1000 100 900 0,40 0,100 1,4 2,2
Рассчитать долговечность ленты, исходя из ее износа,
КL КH
изн
δ
,мм
кр
характеризуемого коэффициентом скорости износа поверхности
ленты К
, коэффициентом влияния длины конвейера на износ
изн
обкладки КL, коэффициентом неравномерности износа обкладки
по ширине К
, производительности Q. Известно, что минималь-
н
71
ная (критическая) толщина обкладки, после достижения которой
эксплуатация должна быть прекращена, равна δкр (табл. 2.21).
После сравнения вычисленной долговечности с величиной ϕ
таб
оценить, для каких условий работы предназначена данная лента.
72
3. РУКАВНЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Рукава предназначены для транспортировки жидких, газообразных и сыпучих материалов и применяются в качестве
гибких соединительных трубопроводов в гидравлических,
пневматических, топливных, смазочных системах самых разнообразных машин и механизмов. Рукава характеризуются достаточно высокой гибкостью, что выгодно отличает их от металлических и других жестких труб, в сочетании со способностью
выдерживать значительное давление или разрежение. Благодаря
этому рукава, подвергающиеся в процессе эксплуатации воздействию давления (разрежения), температуры, изгибающих нагрузок, вибрации, агрессивных сред и т.д., обеспечивают надежность и безопасность машин, их компактность и комфортность
11].
[
Рукава, работающие под избыточным внутренним давлением, называют напорными, а применяемые в условиях разрежения - всасывающими. Некоторые типы рукавов могут эксплуатироваться и в тех, и в других условиях, и называются напорно-всасывающими.
К рукавам предъявляются разносторонние требования:
* высокая прочность и долговечность при минимальной массе,
* гибкость, вибрационная, изгибная и износостойкость,
* работоспособность в широком интервале температур, стойкость к действию тепла, света, атмосферных факторов,
* стабильность геометрических размеров и относительно гладкая внутренняя поверхность,
* стойкость к действию перекачиваемых продуктов
и отсутствие влияния на их качество.
73
В большинстве случаев рукав состоит из трех основных
элементов конструкции: внутреннего резинового слоя или камеры, усиливающего слоя или силового каркаса, и наружного резинового слоя или защитного покрытия. Камера обеспечивает
герметичность рукава, его сопротивление химическому и физическому воздействию рабочей среды. Силовой каркас предназначен для восприятия механических напряжений от внутреннего или внешнего давления, массы транспортируемого материала.
Ткани, используемые в производстве рукавов, должны обладать
необходимыми прочностными, геометрическими и деформационными свойствами при наиболее рациональной их структуре,
высокой адгезией тканевого каркаса к резине. Между отдельными слоями армирующего материала многослойного силового
каркаса помещают резиновые прослойки (или промазывают пастой), что повышает монолитность рукава и уменьшает трение
между слоями. Наружный резиновый слой защищает рукав от
воздействия внешних факторов (истирание и другие механические напряжения, атмосферные факторы и т.д.).
Напорные рукава
Основные конструкции напорных рукавов определяются
типом и способом наложения силового слоя [12]:
* прокладочные - каркас состоит из полос-косяков,
нарезанных под углом 45о и соединенных стыком внахлестку.
Таким образом, нити как основы, так и утка ткани расположены
в каркасе рукава симметрично по отношению к его оси.
* оплеточные - каркас представляет собой оплетки
из суровой не прорезиненной пряжи, что требует введения добавочных резиновых прослоек или клеевой промазки между оплетками.
* навивочные -
ным углом поток одиночных нитей. Навивочные рукава благо-
на камеру навивается под постоян-
74
даря отсутствию переплетений способны выдерживать длительную эксплуатацию в динамическом режиме работы при циклических импульсных нагрузках. В навивочных рукавах из синтетических нитей силовые элементы уложены с зазором для обеспечения необходимой монолитности конструкции.
* обмоточные - осуществляется навивка не одиночной нити, а тканевой ленты; она может быть обрезиненной
или пропитанной клеевым составом. Таким образом, рукав обмоточной конструкции представляет собой резиновую камеру,
на которой в противоположных направлениях под определенным углом к оси рукава наносят методом обмотки два слоя обрезиненной кордной ткани в виде узких полос определенной
ширины. Снаружи рукав имеет резиновое покрытие. Два слоя
ткани (или один парный слой) составляют силовой каркас рукава; причем уток ткани имеет лишь технологическое значение.
Обмоточные рукава могут полностью заменить прокладочные.
Вследствие расположения силовых элементов под равновесным
углом в них более рационально используются текстильные материалы, и они значительно меньше деформируются под действием давления (только за счет удлинения материала силового
каркаса).
* круглотканные рукава состоят из бесшовного тканого чехла, в котором нити основы расположены в продольном
направлении, а нити утка - в поперечном, и привулканизованной
к нему камеры толщиной 1,5-2,5 мм. Такие рукава хорошо работают при осевом нагружении. Тканевые чехлы изготавливают на
круглоткацких станках, они имеют основу и уток из полиамидного кордшнура высокой прочности. При необходимости в основу и уток могут быть введены нити металлокорда, служащие
для отвода статического электричества.
* рукава с вязаным каркасом применяются в авто-
мобильной промышленности для соединений трубопроводов.
75
Вязаный чехол выполняют из синтетических и искусственных
нитей; технология изготовления позволяет получать так называемые изогнутые рукава, т.е. рукава с постоянной криволинейной формой.
* уплотнительные или упруго расширяющиеся ру-
кава образуют особую группу рукавных изделий. Они изменяют
свои геометрические размеры под действием внутреннего гидравлического давления, а после сброса давления приобретают
первоначальный размер. Изготавливаются обмоткой из высокопрочной кордной ткани под углом 25-35о. Их применяют для
испытаний и цементирования скважин, при одновременной раздельной эксплуатации нескольких горизонтов одной скважины,
а также при нагнетании воды и растворов для предварительного
увлажнения пластов угля.
Расчет напорного рукава понимают как решение задачи
по определению числа прокладок рукава с установлением типа
ткани, пряжи или проволоки, наиболее пригодной для каркаса.
Число слоев каркаса зависит от типа рукава и требуемой его жесткости. Для расчета задают:
* исходные геометрические параметры рукава,
* конструктивные особенности каркаса,
* прочностные характеристики материалов.
Предполагают, что разрыв рукава происходит, если деформация наиболее напряженной его части (первого несущего
слоя) достигает удлинения, равного удлинению материала при
разрыве. В процессе расчета наличие и влияние наружной резиновой обкладки не учитывают. Каркас представляет собой неоднородный анизотропный материал и рассматривается как совокупность концентрически расположенных тканевых слоев, соединенных резиновой массой.
Пусть каркас, несущий нагрузку, изготовлен из нитей или
других материалов, которые, независимо от вида переплетения,
образуют две системы плотностью m, расположенные под оди-
76
наковым углом α к оси образующей рукава (рис.6.1). Обозначим:
У Т
т
К - нагрузка на
один элемент каркаса,
m
- число элемен-
тов каркаса, приходящих-
1 см К
1/m
Т
ся на участок длиной в 1
см в направлении, пер-
о
пендикулярном направле-
α
Х
1 см
Рис. 3.1. К расчету напорного ру-
кава
нию элемента каркаса,
Тт и То - линейные
нагруженности каркаса в
тангенциальном и осевом
направлениях. Это соответствующие напряжения,
отнесенные к единице
длины каркаса в перпендикулярном направлении.
При наличии двух систем силовых элементов на 1 см
длины в направлении образующей приходится 2
m•Sin α элементов, а в окружном направлении - 2m • Cos α элементов. Нагрузка
на один элемент каркаса в направлении окружности есть К • Cos
α
(вдоль оси Х), а в направлении образующей (по оси У) - К •
Sin α. Тогда
Тт = 2 Кm • Sin α; То = 2 Кm • Cos α ;
Т
/ To = tg2
т
α
(3.1)
Для обеспечения прочности силового каркаса важно, чтобы несущие нагрузку нити (или проволоки) располагались в равновесном направлении, т.е. под таким углом к оси рукава, когда
внутреннее давление не вызывает искажения геометрических
77
размеров изделия (при отсутствии растяжения материала). Расчет, произведенный на основе теории нагруженной цилиндрической сетчатой оболочки, являющейся расчетной моделью рукавов, показывает, что таким равновесным углом является угол
54о44’, при этом Т
/ To = 2. При наложении нитей с меньшими
т
углами рукав при повышении давления увеличивается по диаметру и уменьшается по длине, в результате чего угол приближается к равновесному; при наложении нитей с большими углами наблюдается обратная картина.
Из уравнений (3.1) можно определить нагрузку К, а затем
и давление Р1 по внутреннему радиусу рукава с диаметром силового слоя d
(этот диаметр можно определить как сумму диа-
2к
метра дорна, на котором изготавливается рукав, и двойной толщины внутренней камеры рукава):
K = P1 d2к / (F1m) (3.2)
где F1 – коэффициент. Если в исходном рукаве угол наложения
элементов каркаса
α
, то возможны два варианта. В случае
в
α
при разрыве рукава приобретает значение
о
α
=
α
в
(величина угла
о
не должна меняться при наложении элементов каркаса под равновесным углом, т.е. при
α
= 54о44’) F1 = 2,62. В случае
в
α
в
≠
α
(начальный угол меньше или больше равновесного) F1 = 4 Sin2
α
.
о
Принимая К равным прочности материала элемента каркаса КВ, находят для реального однородного каркаса с числом
слоев i давление разрыва
о
Р
= F1 m KB i [C] / d
В
2k
(3.3)
где [C] - итоговое обозначение поправок, состоящих из ряда
сомножителей. В расчетное уравнение поправки могут входить в
различных вариантах в зависимости от принятых конструкций
каркасов и упрощающих допущений. Эти поправки состоят из
78
ряда поправок (со штрихами), и их можно разбить на две группы:
[С1] и [С3] - с нечетными индексами - относятся к изменению размеров каркаса от исходных до тех, которые получит
рукав перед разрывом, а также к связанному с этим изменением
плотности m.
Поправка С1 отражает изменение диаметра рукава при
изменении угла от
α
до
о
С
= Sin
1
α
;
в
α
/ Sin
α
в
. (3.4)
o
Поправка С1t характеризует изменение шага витка элемента каркаса при тех же условиях:
C
1t
= Cos
α
в
/ Cos
α
. (3.5)
o
Значения С1 в численном выражении включаются в коэффициент F
.
1
Поправка С3 - связана с изменением относительной длины материала каркаса при одноосном растяжении. Если
ε
’ - од-
в
ноосное относительное удлинение материала суровья каркаса, а
ε
- уменьшение этого удлинения вследствие технологических
z
обработок в резиновом производстве, то
С
= 1 +
3
ε
’ -
ε
= 1 +
в
z
ε
. (3.6)
в
Поправки [С2] и [С4] - с четными индексами - отражают
изменение средней прочности материала каркаса, зависящее от
конструкции рукава и технологических факторов.
Поправка С2 учитывает влияние толщины цилиндрической стенки каркаса и снижение ее прочности из-за неоднородности составляющих ее текстильных слоев; она состоит из двух
сомножителей - C
где ∆ =
δ
/ d
к
’ и C2’’.
2
C
’ = 1 + i ∆ / (1 + 2∆), (3.7)
2
;
δ
- толщина заготовки резиновой камеры, см.
2к
к
79
80
Таблица 3.1.
удлинение,
нитей в
Толщина
1,07
1,06
Расчетные параметры каркасов рукавов и поправочные множители
Вид каркаса
ни Р-2 основа 180 238 11,6 6,0 - - - - 1 1 Уток 208 214 6,75 10,4 - 0,008 0,775 -
Оплеточный из
пряжи 37/17
Обмоточный из
корда 11ТМ
Навивочный из
волокон
ГИ-19 (37/5/3) 101 100 7,7 6,8 1,07 0,99
Лавсан 10, 7/3 141 135 17,2 18,0 1,18 0,94
Капрон 10, 7/3 196 180 20,5 26,0 1,26 0,92
Прочность
на 1 см
ширины
материала
каркаса
′
К
,
в
Н
Тканевый из тка-
9783
114 - 17,7 15,0 9,6 0,115 1-0,04 (i/2-
Относитель-
Кв,
εв’ ε
Н
77 9,7-
11,7
ное
%
Плотно
сть
прокладки в кар-
суровье
в
7,7-
- 0,127 1-0,03(i-1) 1,077 1-0,02
10,1
к
асе, см
,
см-1 C2’’ C3 C4’ C4’’ C4′″
0,012 (i-1)
1)
Множители
1,104 - - -
-
(n-1)ρ
1,15 -
-0,02
(i/2-1)
-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]