Краны шаровые для воды расчет

Расчет и конструирование трубопроводной арматуры, Гуревич Д.Ф., Ленинград, Машиностроение, 1968 г.

Большое количество арматуры используется в судостроении, холодильной промышленности, жилищном и промышленном строительстве и других отраслях народного хозяйства. Книга содержит данные по вопросам конструирования и расчета трубопроводной арматуры. Приведены конструкции арматуры для работы при различных условиях и различных средах и приводы, применяемые для управления арматурой. Представлены сведения о материалах, применяемых для деталей арматуры. Рассмотрены вопросы для конструирования основных узлов и деталей. Подробно изложены методы расчета арматуры. Приведены справочные данные, необходимые для конструирования и расчета. Книга предназначена для инженерно-технических работников заводов, конструкторских бюро и проектных институтов, а также может быть полезна студентам и аспирантам высших учебных заведений.

Размер: 15,7 Мб
Формат: djvu

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ПРОМЫШЛЕННАЯ ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА.
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ. НАЗНАЧЕНИЕ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ.

Глава I. Классификация трубопроводной арматуры.
1. Введение.
2. Классификация трубопроводов.
3. Классификация трубопроводной арматуры.

Глава II. Условия работы и испытание арматуры.
1. Условия работы.
2. Выбор арматуры для различных условий работы.
3. Испытание арматуры.
4. Надежность и долговечность арматуры.

РАЗДЕЛ ВТОРОЙ. ПРОМЫШЛЕННАЯ ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА.

Глава I. Запорная арматура (затворы).
1. Введение.
2. Клапаны и вентили.
3. Задвижки.
4. Краны.
5. Поворотные дисковые затворы (заслонки).
6. Кольцевые задвижки.

Глава II. Регулирующая арматура.
1. Введение.
2. Регулирующие и дроссельные вентили.
3. Регулирующие и дроссельные клапаны.
4. Регуляторы прямого действия.

Глава III. Предохранительная арматура
1. Предохранительные клапаны.
2. Обратные клапаны.

Глава IV. Контрольная и разная арматура.
1. Пробно-спусковые краны.
2. Указатели уровня.
3. Конденсатоотводчики.

Глава V. Конструкции арматуры при особых условиях работы.
1. Конструкции арматуры для коррозионных сред.
2. Конструкции арматуры для высоких и сверхвысоких давлений.
3. Конструкции арматуры для работы при высоких температурах.
4. Конструкции арматуры для работы при низких температурах и глубоком холоде.
5. Конструкции арматуры для вакуума.
6. Конструкции арматуры для пульп, шламов и сыпучих материалов.
7. Конструкции арматуры сверхбольших диаметров прохода.

РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ. ПРИВОДЫ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ.

Глава I. Ручной привод.
1. Ручное управление арматурой.
2. Ручной привод с зубчатой передачей.
3. Ручной привод с червячной передачей.
4. Ручной дистанционный привод.

Глава II. Электропривод.
1. Управление арматурой с помощью электропривода
2. Электропривод с зубчатой передачей.
3. Электропривод с червячной передачей.
4. Электромагнитный привод.

Глава III. Гидравлический и пневматический приводы.
1. Гидравлический поршневой привод.
2. Гидравлический мембранный привод.
3. Пневматический поршневой привод.
4. Пневматический мембранный привод с резиновой мембраной
5. Позиционное реле.
6. Привод с металлической мембраной.
7. Дистанционное управление арматурой.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ. КОНСТРУИРОВАНИЕ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ.
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В АРМАТУРОСТРОЕНИИ.

Глава I. Основные характеристики конструктивных материалов.
1. Прочностные характеристики.
2. Оценка коррозионной стойкости металлов.+

Глава II. Чугуны.
1. Серые чугуны.
2. Высокопрочные чугуны.
3. Ковкие чугуны.
4. Жаростойкие (окалиностойкие) чугуны.
5. Кислотостойкие чугуны.
6. Щелочестойкие чугуны.
7. Антифрикционные чугуны.
8. Механические характеристики чугунов при высоких и низких температурах.

Глава III. Стали.
1. Углеродистые стали.
2. Легированные стали.

Глава IV. Цветные металлы и сплавы.
1. Латуни.
2. Бронзы.
3. Алюминиевые сплавы.
4. Никелевые сплавы.
5. Титановые сплавы.

Глава V. Неметаллические материалы, применяемые для изготовления деталей арматуры.
A. Пластмассы.
1. Винипласт.
2. Фторопласт.
3. Полиэтилен.
4. Прочие пластмассы.
5. Вентинит-65.
Б. Графитные материалы.
B. Стекло и керамика.

Глава VI. Сплавы для наплавки уплотняющих колец.
1. Латуни.
2. Высоколегированные стали.
3. Сплавы повышенной стойкости.

Глава VII. Коррозионная и эрозионная стойкость материалов.
1. Коррозионная стойкость чугунов.
2. Коррозионная стойкость сталей.
3. Коррозионная стойкость неметаллических материалов и пластмасс.
4. Эрозионная стойкость металлов.

Глава VIII. Прокладочные материалы.
1. Требования, предъявляемые к прокладочным материалам.
2. Резина.
3. Картон целлюлозный и фибра.
4. Асбест.
5. Паронит.
6. Пластмассы, применяемые для прокладок.
7. Материалы металлических прокладок.

Глава IX. Набивочные материалы.
1. Требования, предъявляемые к набивочным материалам.
2. Хлопчатобумажная и пеньковая набивки.
3. Асбестовая набивка.
4. Графитовая набивка..
5. Фторопласт-4 и стекловолокно.

Глава X. Разные материалы.
1. Смазки.
2. Защитные и декоративные покрытия.
3. Краски.
4. Футеровки и эмалевые покрытия.

РАЗДЕЛ ВТОРОЙ. КОНСТРУИРОВАНИЕ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ АРМАТУРЫ.

Глава I. Последовательность разработки конструкций арматуры.
1. Исходные данные.
2. Разработка конструкций.

Глава II. Конструирование отливок.
1. Основные требования.
2. Корпуса арматуры.
3. Крышки и прочие отливки деталей арматуры.
4. Сварные конструкции корпусов и крышек.

Глава III. Конструирование замков затворов.
1. Уплотняющие кольца вентилей.
2. Уплотняющие кольца задвижек.

Глава IV. Конструирование сальниковых узлов.
1. Сальниковые узлы общепромышленной запорной арматуры.
2. Сальниковые узлы арматуры для энергетических установок.
3. Сальниковые узлы арматуры высоких давлений.
4. Сальниковые узлы регулирующей арматуры.

Глава V. Конструирование сильфонных узлов.
1. Узлы с однослойными сильфонами.
2. Узлы с многослойными сильфонами.

Глава VI. Конструирование узлов ходовой гайки.
1. Невращаемые ходовые гайки.
2. Вращаемые ходовые гайки.

Глава VII. Конструирование узлов головки и бурта шпинделя.
1. Узлы головки шпинделя запорных вентилей.
2. Узлы головки шпинделя задвижек.
3. Узлы бурта шпинделя.

Глава VIII. Конструирование присоединительных элементов арматуры
1. Фланцевые соединения.
2. Прочие виды соединений.

Глава IX. Маховики и рукоятки для ручного управления арматурой
1. Маховики и рукоятки вентилей и задвижек.
2. Рукоятки кранов.

Глава X. Допуски и посадки в трубопроводной арматуре.
1. Допуски и посадки цилиндрических сопряжений.
2. Размерные цепи в трубопроводной арматуре.
3. Допуски на резьбы.

ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ. РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ.
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АРМАТУРЫ.

Глава I Затворы.
1. Основы гидравлики трубопроводов, оснащенных затворами
2. Потеря напора в затворах.
3. Гидравлическое сопротивление арматуры.

Глава II Регулирующие клапаны.
1. Пропускная способность регулирующего клапана.
2. Расходные характеристики плунжеров.
3. Расчет и построение профилей плунжеров.
4. Дроссельные вентили.
5. Шланговые клапаны.
6. Гидравлические характеристики затворов.
7. Смесительные клапаны.

Глава III Предохранительные клапаны.
1. Введение.
2. Рычажно-грузовые малоподъемные предохранительные клапаны.
3. Пружинные малоподъемные предохранительные клапаны.
4. Полноподъемные предохранительные клапаны.
5. Предохранительные клапаны с импульсным управлением
6. Отсечная арматура.

Глава IV. Конденсатоотводчики.
1. Условия работы конденсатоотводчика.
2. Расчет конденсатоотводчиков с механическим затвором.

РАЗДЕЛ ВТОРОЙ. СИЛОВОЙ РАСЧЕТ АРМАТУРЫ

Глава I. Плотные соединения.
1. Классификация плотных соединений.
2. Условия, обеспечивающие плотность соединений.
3. Влияние различных факторов на плотность соединения в замках затворов.
4. Удельные давления на уплотняющих кольцах.
5. Классификация затворов по степени плотности.

Глава II. Сальники.
1. Общие сведения.
2. Усилие, необходимое для затяжки сальниковой набивки.
3. Сила трения между сальниковой набивкой и шпинделем.

Глава III. Сильфоны.
1. Усилие, создаваемое сильфоном.
2. Долговечность сильфонов.

Глава IV. Потери на трение в передачах.
1. Винтовая передача.
2. Зубчатая передача.
3. Червячная передача.
4. Цепная и карданная передачи.
5. Подшипники и подпятники.

Глава V. Силовой расчет вентилей.
1. Определение усилий на шпинделе, необходимых для управления вентилем.
2. Моменты на маховике, необходимые для управления вентилем.

Глава VI. Силовой расчет регулирующих и предохранительных клапанов.
1. Регулирующие клапаны.
2. Регуляторы давления.
3. Предохранительные клапаны.

Глава VII. Силовой расчет задвижек.

1. Условия работы задвижек.
2. Силы, действующие на клин задвижки
3. Расчет усилий, необходимых для перемещения клина при одностороннем самоуплотнении.
4. Расчет усилий, необходимых для перемещения клина при одностороннем уплотнении с поджатием.
5. Расчет усилий, необходимых для перемещения клина при односторонней гарантированной плотности.
6. Расчет усилий, необходимых для перемещения клина при двусторонней гарантированной плотности.
7. Расчет усилий, необходимых для перемещения дисков в параллельной задвижке с клиновым распором.
8. Моменты на маховике, необходимые для управления задвижками.

Глава VIII. Силовой расчет кранов.
1. Расчет конусных (пробковых) кранов
2. Расчет шаровых кранов.

Глава IX. Силовой расчет поворотных заслонок
1. Действующие моменты.
2. Определение моментов.

Глава X. Силовой расчет приводов арматуры.
1. Требования, предъявляемые к приводам арматуры.
2. Скоростные характеристики арматуры.
3. Силовые характеристики арматуры.
4. Силовой расчет электроприводов.
5. Силовой расчет поршневых приводов.
6. Силовой расчет мембранных приводов с резиновой мембраной.
7. Силовой расчет мембранных приводов с металлической мембраной.
8. Расчет электромагнитных приводов.
9. Расчет пружин сжатия.

РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ. РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ АРМАТУРЫ НА ПРОЧНОСТЬ

Глава I. Режим работы детален арматуры.
1. Силовой режим работы деталей арматуры.
2. Температурный режим работы деталей арматуры.

Глава II. Корпуса и крышки.
1. Расчет сферических стенок.
2. Расчет цилиндрических стенок
3. Расчет стенок фасонных деталей.
4. Расчет корпусов вентилей.
5. Расчет корпусов задвижек.
6. Расчет крышек.
7. Расчет стоек.
8. Запасы прочности и допускаемые напряжения.

Глава III. Фланцевые соединения.
1. Задачи расчета фланцевых соединений.
2. Расчет усилия, необходимого для затяга прокладки.
3. Расчет на прочность болтов и шпилек.
4. Расчет фланцев по допускаемым напряжениям.
5. Расчет фланцев по предельным нагрузкам.

Глава IV. Общие детали арматуры.
1. Расчет шпинделей.
2. Расчет ходовых гаек.
3. Расчет крышек и шпилек сальника.

Данное издание размещено исключительно в целях ознакомления. Администрация сайта рекомендует обратиться к автору или изданию за приобретением полноценной версии издания

Источник

1 Назначение и область применения

Настоящий стандарт распространяется на краны шаровые, имеющие конструкцию с плавающей пробкой, или пробкой в опорах.

Стандарт содержит методики расчета усилий и моментов, необходимых для обеспечения герметичности крана в затворе и для управления краном.

Стандарт может применяться при разработке кранов шаровых для трубопроводов различного назначения.

2 Нормативные ссылки

2.1 В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 24856-2014 Арматура трубопроводная. Термины и определения

СТ ЦКБА 037-2006 Арматура трубопроводная. Узлы сальниковые. Конструкция, основные размеры и технические требования

СТ ЦКБА 057-2008 Арматура трубопроводная. Коэффициенты трения в узлах арматуры

СТ ЦКБА 072-2009 Арматура трубопроводная. Крутящие моменты и размеры маховиков и рукояток

СТ ЦКБА 086-2010 Арматура трубопроводная. Технические данные и характеристики для силовых расчетов

3 Термины и обозначения

3.1 В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24856.

3.2 В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

4 Описание расчетных моделей

В кранах обоих типов герметичность в затворе создается усилиями, действующими между пробкой и уплотнительными кольцами или седлами; эти усилия имеют две составляющие.

Вторая составляющая усилий, влияющих на герметичность, зависит от перепада давления в закрытом положении крана. В кранах с плавающей пробкой герметичность зависит от усилия Qск, вызванного перепадом давления на кране ΔРк, то есть разностью давлений между входным и выходным патрубками. В кранах с пробкой в опорах герметичность зависит от усилия Qcc, вызванного перепадом давления на седле ΔРс, то есть между патрубком и внутренней полостью крана. В этих кранах усилие Qск передается через опоры на корпус и не влияет на герметичность в затворе.

Усилие Qск определяется как произведение перепада давления ΔРк на площадь круга, ограниченного линией уплотнения в затворе. Усилие Qcc определяется как произведение перепада давления ΔРс на площадь кольца, ограниченного двумя окружностями, первая из которых есть линия уплотнения в затворе, а вторая лежит на поверхности уплотнения седла.

Управление кранами обеспечивается крутящим моментом от привода, необходимым для преодоления сил трения в узлах затвора, шпинделя, сальника, опор.

4.2 В методиках силового расчета кранов обоих типов использованы следующие общие положения и допущения:

— удельные давления, возникающие на поверхностях уплотнения в затворе, симметричны относительно оси трубопровода;

— податливость узлов уплотнения в затворе значительно превышает податливость других элементов крана, благодаря чему влияние последних на герметичность не учитывается;

— податливость узлов уплотнения в затворе со стороны входного и выходного патрубков одинакова;

— краны должны обеспечить герметичность в затворе во всем диапазоне изменения перепада давления среды от нуля до максимального значения ΔР;

— для сохранения герметичности во всем диапазоне перепада давления достаточно обеспечить ее при максимальном перепаде и при отсутствии перепада;

— расчетный крутящий момент, необходимый для управления краном Mк, определяется для режима начала открытия крана;

— максимальный крутящий момент, развиваемый механизированным приводом Mпр, должен удовлетворять условию MпрkпрMк,

В случае применения ручного привода размер рукоятки (маховика) может определяться по стандарту СТ ЦКБА 072;

— крутящий момент настройки механизированного привода Mн должен удовлетворять условию MнkнMк,

4.3 В методике расчета крана с плавающей пробкой используются следующие дополнительные положения:

— герметичность в затворе обеспечивается узлом уплотнения со стороны выходного патрубка (влияние узла уплотнения со стороны входного патрубка не учитывается);

— усилие на пробку от перепада давления среды на кране Qск изменяет значения усилий между пробкой и уплотнительными кольцами следующим образом: со стороны входного патрубка из усилия поджатия Qп вычитается 0,5Qск, а со стороны выходного патрубка к усилию поджатия Qп прибавляется 0,5Qск. В случае, если Qск ≥ 2Qп, усилие на пробку от уплотнительного кольца, расположенного со стороны входного патрубка равно нулю, а со стороны выходного патрубка равно Qск;

— крутящий момент, необходимый для преодоления сил трения между пробкой и уплотнительными кольцами, определяется с учетом следующих усилий от колец, действующих на пробку:

— если Qск

Из рисунка 4 также видно, что в точках А и В плечи Lа и Lb (длины линий АА = ЕО и ВО) равны

5.2 Соотношение между осевой силой и удельным давлением

При отсутствии крутящего момента соотношение между силой Q, действующей на пробку, и соответствующими контактными напряжениями q и μq на поверхности уплотнения (рисунок 5), определяется из условия равновесия пробки.

Контактное напряжение q нормально к поверхности пробки (удельное давление), а контактное напряжение трения μq лежит в касательной плоскости и направлено по нормали к конической поверхности, связывающей центр пробки с точкой контакта.

Уравнение равновесия пробки имеет вид

Из равенства (4) следует

5.3 Соотношение между моментом вращения пробки и осевой силой

На рисунке 6 схематически изображена четвертая часть пробки шарового крана в проекции на плоскость x-z, перпендикулярную к оси вращения пробки (ось у). На линии уплотнения пробки показаны точки А, В и С. При вращении пробки траектории этих точек образуют на поверхности пробки дуги окружностей. Траектория точки А лежит в плоскости, параллельной плоскости x-z и отстоящей от нее на расстоянии d/2; траектория точки В лежит в самой плоскости x-z; траектория произвольной точки С лежит в плоскости, занимающей промежуточное положение между названными плоскостями.

В произвольной точке С крутящий момент силы трения ΔМC относительно оси вращения пробки «у» равен

Суммарный крутящий момент М, необходимый для преодоления сил трения между уплотнительным кольцом и пробкой при вращении, определяется как интеграл

После подстановки соотношений (3), (5) и (6) в равенство (7) получаем:

Источник

Читайте также:  Не лезет шаровая опора
Поделиться с друзьями
Расскажем обо всем понемногу