Екатеринбург (Сменить регион)
10 лет на рынке
Поиск по сайту
ООО ПО "Синергия" производит гибкие герметичные металлорукава высокого давления (аналоги серий Н8Д0.
Фильтры сетчатые ФС по Т-ММ-11-2003 используются в целях предохранения важных узлов трубопроводных с
КАМЕРНЫЙ КОМПЕНСАТОР Камерный компенсатор применяется для установки в обогреваемые трубо­проводы,
Металлические сильфонные компенсаторы состоят из множества элементов, которые включают в себя:
Значения амплитуды осевого хода односильфонных компенсаторов с повышенным ресурсом по назначенной на

Силовой расчет поворотных заслонок (затворов дисковых)

1. Действующие моменты

Поворотные заслонки (затворы) используются как затворы и как дросселирующие органы. Область их применения охватывает трубопроводы до Dy = 3000 мм и более, при напоре до 100 м вод. ст. (Ру = 10 кГ/см2); поэтому многие из конструкций поворотных заслонок имеют большие размеры, а вес поворотной части приобретает значительную величину.
Наиболее распространены конструкции с горизонтальным расположением оси (см. рис. 35, а); заслонки с вертикальной осью вращения (см. рис. 35, б) применяются редко в связи с тем, что при горизонтальном расположении опоры оси более доступны для осмотра и ремонта и их трущиеся части меньше подвергаются износу. При вертикальном расположении оси тяжелые абразивные частицы, оседая на дно, попадают в нижнюю опору — подпятник и вызывают ускоренный износ трущихся поверхностей. В средней части трубопровода нет тяжелых частиц — перемещающихся по низу, или легких — всплывающих вверх и движущихся по верху, поэтому средняя зона меньше засорена. В начале откры¬вания и в конце закрывания создаются малые зазоры, при которых образуются большие скорости потока, способствующие выплыванию выпавших частиц. В закрытом положении заслонки диск обычно располагается под углом от 70 до 80° к оси трубопровода. Для обеспечения плотности используются упругие кольца, шланги и прочие средства. При металлических уплотняющих поверхностях, обработанных точением, протечки воды при Рраб = 10 кГ/смг могут достигать величин, приведенных на рис. 426.

Рис.426. Протечка воды в заслонках с металлическим уплотняющими кольцамиРис.426. Протечка воды в заслонках с металлическим уплотняющими кольцами

Величина протечки может быть выражена формулой


где Dу — диаметр трубопровода в м;
H — напор воды в м.
Для воздуха


При силовом расчете поворотной заслонки должен быть определен момент на валу, необходимый для управления заслонкой.
Повороту заслонки препятствуют: момент, вызываемый действием потока на диск, Мг, момент, создаваемый силами трения в сальнике, Мc, и момент, вызываемый трением цапф в опорах
под действием веса поворотной части (диска) и перепада давлений на диске, МТ.
В соответствии с этим общий момент будет равен
М = Мг + Мс + МТ кГ • см.
Несмотря на симметричность расположения диска, при обтекании его создается несимметричный поток, вследствие чего на оси заслонки создается момент, изменяющийся с поворотом заслонки и действующий в сторону закрывания заслонки.
Хотя закрывание заслонки при полном перепаде давлений происходит редко, расчет должен производиться исходя из этих условий, как наиболее сложных. Обычно перед открыванием заслонки с помощью обвода производится перепуск среды с целью выравнивания давлений, что обеспечивает отсутствие гидравлических ударов, снижает нагрузки на привод и способствует повышению его долговечности. Заслонка должна работать так, чтобы часть ее, обращенная в сторону поступающей среды, опускалась книзу при закрывании. На нижнюю часть действует большее давление, чем на верхнюю (разный гидростатический напор), и заслонка в этих условиях приобретает момент, действующий в сторону закрывания (рис. 427). Эксцентричное расположение оси может способствовать увеличению этого момента.

Рис.427. Гидростатическая нагрузка на диск заслонки в трубопроводах большого диаметра

Рис. 427. Гидростатическая нагрузка на диск заслонки в трубопроводах
большого диаметра

На диск закрытой заслонки, расположенный под углом β к вертикали, действует усилие от давления среды, направленное наклонно; составляющие этого усилия: горизонтальная — Q1 и вертикальная — Q2... При малом диаметре трубопровода и при относительно большом гидростатическом напоре, когда по высоте поперечного сечения трубопровода у заслонки давление мало изменяется, на диск действует усилие

Qcp = 0,785D2УP кГ.

При больших значениях Dy и относительно малом значении на¬пора Н (рис. 427) давление на диск заслонки распределяется согласно заштрихованной горизонтально трапеции. Нагрузка на диск выражается весом объема косо срезанного кругового цилиндра, центр тяжести которого расположен ниже оси трубы на расстоянии

так как

,   a h = R , α = 45°. Объем этого цилиндра W1 определяет собой Q1

Q1 = W1γ

где W1 = πR2R= πR3;

γ — удельный вес жидкости (воды). Помимо силы Q1 в горизонтальном направлении действует также сила Qcр, создаваемая давлением Р на площадь поперечного сечения трубы (горизонтальная проекция диска заслонки). Давление Р соответствует напору на верхней образующей отверстия трубы, поскольку дополнительный напор по высоте диаметра трубы учитывается силой Q1. Сила Qср, не создает момента на заслонке, но вызывает появление соответствующего момента трения.

Рис.428. Гидродинамическая картина в потоке при обтекании диска заслонки (затвора)Рис.428. Гидродинамическая картина в потоке при обтекании диска заслонки (затвора)

Вертикальная составляющая Q2 действует на заслонку также эксцентрично относительно оси вращения, причем создаваемый этой силой момент действует в сторону закрывания заслонки.

Величина Q2 определяется весом объема жидкости, соответствующего двум цилиндрам эллиптического сечения: одного с основанием F = πab и высотой H — R, где а = R, a b = R tg βследовательно, F = πR2 tg β и другого, срезанного косо, высо¬той 2R.

В итоге

Q2 ≈ πR2 tg β (H — R + R) γ = πR2 tg β Нγ.

Эксцентриситет е2 приложения этой силы относительно оси вращения диска невелик.
Общий момент, действующий в сторону закрывания при закрытой заслонке, равен

Mзк = M1 + M2 = πR3γe1 + πR2H tg βγe2

или

В случае эксцентрично расположенной оси диска значения е1 и е2, соответственно изменяются.
При малых значениях R относительно H общее усилие, действующее на диск, равно

При открывании заслонки необходимо преодолеть момент Мзк. По мере увеличения площади открытого сечения разность давлений до заслонки. P1 и после заслонки Р2 (рис. 428) уменьшается.
Поток среды, обтекая диск заслонки, образует гидродинамическое поле, в котором наибольшая скорость и наиболее низкое давление имеют место в самой узкой части потока; позади диска образуются сложной формы потоки с завихрениями. Направление результирующей нагрузки Qt не проходит через ось вращения заслонки, в связи с чем создается момент, действующий в сторону закрывания. Эпюры давлений на каждую из сторон диска приведены на рис. 428.

2. Определение моментов

Момент, действующий на заслонку, может быть представлен в виде

Мг = QгR,

где Qг — усилие, создаваемое скоростным напором;
R — расстояние от точки приложения Qг до оси заслонки. Величина Qг зависит от площади диска и скоростного напора и может быть представлена в виде

Здесь D — диаметр трубопровода в см;
υ — средняя скорость жидкости в м/сек;
γ — удельный вес жидкости в Г/см3;
g — ускорение силы тяжести в м/сек2.
Расстояние от точки приложения силы Qг до оси диска заслонки зависит от диаметра заслонки

R = c2D.

Рис. 429. Значения коэффициента k

Рис. 429. Значения коэффициента k

В результате, заменив C1C2 = k, получаем

где

— скоростной напор — динамическое давление жидкости на диск заслонки;

k — коэффициент, учитывающий положение диска поворотной заслонки относительно оси трубопровода. Значения k приведены на рис. 429. Наибольшего значения k достигает при α = 17° (k = 0,785). В тех случаях, когда скоростной напор создается столбом жидкости, можно использовать формулу

где Нс — часть общего напора, расходуемая на создание скорости потока жидкости (общий напор за вычетом напора, расходуемого на противодавление).

Момент трения в сальнике определится из формулы

где Т — сила трения в сальнике в кГ (см. гл. II);
d — диаметр цапфы поворотного диска в см.
Момент, вызываемый трением цапфы в опорах, равен

здесь Q — суммарная нагрузка, создаваемая весом поворотного диска и давлением среды на площадь диска, в кГ;
γ— коэффициент трения в опорах (μ = 0,3÷0,4).
Суммарная нагрузка Q со¬стоит из веса поворотной части QG и усилия QP, создаваемого давлением,
QP = 0,785DY2ΔP кГ.

 Рис.430. Крайние положения заслонки

Рис.430. Крайние положения заслонки

Перепад давлений на диске зависит от положения диска. При положении диска вдоль оси ΔР ≈ 0, при закрытом расположении ΔР = Рy или всему напору жидкости в трубопроводе Р = уН. В промежуточных положениях диска ΔР будет изменяться от 0 до Рy.
Результирующая обеих сил QP и QG по величине и направлению зависит от угла поворота а и расположения оси трубопровода.
Наибольшего значения величина Q достигнет в закрытой заслонке (рис. 430), расположенной в вертикальном трубопроводе. В этом случае
Q = QP + QG
где QP = 0,785D2yP.
В расчете следует принимать Р = 1,2РУ, учитывая некоторое повышение давления у заслонки при ускоренном дросселировании жидкости во время закрывания (непрямой гидравлический удар).
В последнее время в запорной арматуре получают распростра¬нение поворотные заслонки с эксцентричным расположением диска. Такие заслонки, получившие название дисковых затворов, используются как герметичные затворы. Простота конструкции, малые габариты, малый вес и относительно низкая стоимость создают им перспективу для дальнейшего развития.
При расчете таких заслонок следует учитывать влияние эксцентричного расположения диска на усилия и моменты, создаваемые весом диска и гидродинамическим действием струи. Из-за отсутствия проверенных экспериментальных данных для заслонок с эксцентрично расположенным диском принимают приближенно
Мэ = 1,3М.

Новости
Производственным объединением «Синергия» (ООО ПО «Синергия») осуществлена поставка партии компенсато
Завершена отгрузка пылеуловителя вентиляционного мокрого ПВМ10СА производительностью 10000 м3/ч в г.
В январе 2019 года в город Арамиль для Группы компаний «Силур» была произведена отгрузка металлорука