Файл: Вуколов В.М. Детали из пластмасс в пневмогидравлических системах.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.07.2024
Просмотров: 101
Скачиваний: 0
и гидравлическая магистраль с помощью гидропневмоклапана разобщается. Обратное перемещение жидкости из емкости 5
вемкости 1 производится сжатым воздухом с помощью редуктора 6
иЭПК 7.
§ 2. Основные типы соединений трубопроводов. Требования к монтажу соединений
Трубопроводы, к которым относятся как жесткие трубы, так и гибкие рукава и прочие подвижные сочленения труб, являются одним из основных компонентов гидросистемы тяжелых транс портных агрегатов. Вес их составляет значительную часть общего веса гидросистемы. При работе транспортных и грузоподъемных агрегатов трубопроводы подвергаются нагрузкам статического и динамического характера одновременно. Статические нагрузки создаются внутренним давлением жидкости, а также усилиями, возникающими в результате температурных деформаций трубо проводов и их монтажа. Динамические нагрузки возникают при частотных деформациях (колебаниях) трубы, обусловленных пуль сацией давления жидкости, гидравлическим ударом, а также вибрацией самих трубопроводов.
Причинами разрушений трубопроводов или их соединений в основном являются пульсации давления жидкости, что объяс няется кинетикой и ■особенностями режима работы насосов, а также забросы давлений. Последние возникают по многим при чинам, наиболее вероятная из которых — гидравлические удары, появляющиеся при мгновенном срабатывании различных клапанов. Поэтому необходимо строго следить за технологией изготовления трубопровода, не допуская нарушения цилиндрической формы их поперечного сечения, соблюдать правила выбора материала трубы в зависимости от условий ее работы, а также обращать особое внимание на способ и качество соединения трубопровода. Соеди нение труб и присоединение их к гидроагрегатам должны быть надежными по прочности и герметичности. Это относится, как правило, к сложным трубопроводам с одним или несколькими разветвлениями. Основным элементом различных соединений труб является прокладка. Уплотнительная прокладка из любого материала должна отвечать следующим требованиям:
—при сжатии с возможно меньшими усилиями заполнять все неровности, образовавшиеся от неточности обработки, и тем самым уплотнять соединения;
—сохранять упругие свойства в пределах искривления уплот
няющих поверхностей при затягивании и эксплуатации соеди нения — возможно дольше сохранять уплотняющие свойства при эксплуатации;
— не вызывать порчи уплотнительных поверхностей. Известно несколько типов соединения трубопроводов. Для
трубопроводов, не подлежащих демонтажу, используются пре-
18
имущественно неразборные соединения со специальными переход ными втулками (муфтами), герметизируемыми пайкой или сваркой.
Применяются прямой (рис. 6, а) и косой (рис. 6, б) срезы
втулки, причем косой срез предпочтительнее из-за снижения напряжении в поверхностном
слое трубы, так как они рас |
а) |
|||
пределяются |
на |
большую |
|
|
длину. Длина муфты берется |
\\\\\\\w<^ |
|||
обычно 0,05—0,08 м. Трубы |
.ЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧТТ’ТѴ |
|||
монтируются в муфте с зазо |
||||
ром а между торцами, рав |
||||
ными толщине s стенки трубы. |
|
|||
Применение подобных соеди |
|
|||
нений позволяет значительно |
|
|||
(на 25—30%) уменьшить вес |
|
|||
трубопровода |
в |
сравнении |
|
|
с разборными соединениями. |
|
|||
Используют также соеди |
|
|||
нения труб с помощью пайки |
|
|||
встык. |
Недостатком таких |
|
||
конструкций является то, что |
Рис. 6, Неразборное сварное соединение |
|||
их значительно сложнее раз |
труб с прямым (а) и косым (б) срезом |
|||
бирать по сравнению с резь |
втулки |
|||
бовыми |
соединениями. По |
|
этому в гидросистемах гораздо чаще применяют разборные соеди нения, особенно для трубопроводов, подлежащих демонтажу. Возможным конструктивным решением является соединение с раз
вальцовкой труб, |
применяемое для давлений (200-^300) ІО5 Н/м2 |
|||||
|
|
(рис. 7). Оно является компактным, |
||||
|
|
легким, может быть выполнено с по |
||||
|
|
мощью |
несложного приспособления, |
|||
|
|
допускает многократный |
демонтаж. |
|||
|
|
В настоящее время в различных от |
||||
|
|
раслях |
промышленности |
применя |
||
|
|
ются два вида |
развальцовки — под |
|||
|
|
углом 68 и 74°. При развальцовке |
||||
Рис. 7. Соединение с |
разваль- |
должна |
быть |
обеспечена |
высокая |
|
довкой труб: |
чистота |
развальцованного |
конуса |
|||
1 — присоединительная часть шту |
(Ѵб—Ѵ7). |
|
|
|
||
цера; 2 — гайка; 3 |
— ниппель; |
Следует иметь в виду, |
что |
труба |
||
4 ~ труба |
|
развальцовывается в холодном со стоянии без образования трещин лишь при увеличении диаметра не более чем на 35%. Применять нагревание при развальцовке трубы не рекомендуется. Однако это соединение имеет следую
щие недостатки:
— для развальцовки пригодны только тонкостенные трубы, следовательно, применение их для высоких давлений ограни чивается с увеличением проходных сечений трубопроводов;
2 |
19 |
— соединения очень чувствительны к напряжениям, которые могут появиться при монтаже;
— для развальцовки не могут быть использованы сварные трубы.
Рис. 8. Соединения труб: а — шаровое; б — шаровое с заделкой трубы в расточке ниппеля; в — торцевое; г — с врезающимся кольцом:
/ — штуцер; 2 — накидная гайка; 3 — ниппель; 4 — прокладка; 5 — врезающееся кольцо
Для наиболее высоких давлений (300—400) 105Н/м2 реко мендуются разъемные соединения различных типов (рис. 8): шаровое, торцевое и с врезающимся кольцом.
Герметичность шарового соедине ния обеспечивается контактом по
|
верхности |
стального |
шарового нип |
|
|
пеля |
с |
конической |
поверхностью |
|
штуцера. В шаровом и торцевом сое |
|||
|
динениях труба крепится к ниппелю |
|||
Рис. 9. Уплотнение соединения |
с помощью сварки встык или с за |
|||
делкой |
трубы в расточке ниппеля. |
|||
труб с помощью резиновых ко |
При соединении труб |
с врезающимся |
||
лец |
||||
|
кольцом сварка не требуется, однако |
в этом случае по сравнению с первыми двумя типами соединений предъявляются повышенные требования к чистоте поверхности и точности труб. Торцевое соединение допускает большое коли чество переборок, так как уплотнение в нем достигается за счет сменных прокладок.
Кроме указанных соединений довольно часто применяют со единения трубопроводов с уплотнительными резиновыми кольцами круглого сечения, т. е. соединения без развальцовки труб (рис. 9).
20
Для толстостенных труб, работающих при высоких давлениях до 1000-ІО5 Н/м2, используются линзовые соединения (рис. 10). Осевое сжатие соединения осуществляется гайкой или болтами через фланцы. Фланцевое соединение со стальной линзой применяют для трубопроводов с большими проходными сече ниями. Соединения сложны в изготовлении и монтаже, имеют большие габариты и требуют высо кого класса точности и чистоты уплотнительных поверхностей. В за висимости от условий эксплуатации применяют самые разнообразные фланцы: плоские, приварные, фланцы свободные на приварном кольце, сво бодные с буртом и др.
Под действием давления линзо вая прокладка деформируется (уве личивается) и соединение несколько самоуплотняется. Эффект самоуплот нения увеличивается с увеличением диаметра линзы и давления масла. Однако высокое качество линзового соединения может быть обеспечено, если обрабатывать контактные по-
1
Рис. 10. Линзовое соединение труб: а — фланцевое; б — ниппельное:
1 — линза; 2 — труба; 3 — фланец; 4 — штуцер; 5 — ниппель; 6 — гайка
верхности до 9-го класса чистоты, что достигается притиркой. Вы сокая точность изготовления и чистота обработки создают большие технологические трудности в процессе производства соединений и значительно повышают стоимость. Именно поэтому линзовые уплотнения широкого распространения не получили и во многих случаях другие разъемные соединения, например ниппельные, имеют существенное преимущество перед линзовыми соединениями со стальными линзами.
С другой стороны, большие давления при больших произво дительностях затрудняют монтаж и эксплуатацию обычных ниппельных соединений с металлическими уплотнителями.
21
Поэтому естественно стремление заменить стальные линзы линзами из какого-либо другого материала, к которому не предъ являются такие высокие требования. Очевидно, самые подходя щие для этой цели материалы — пластмассы, обладающие необ ходимыми физико-механическими свойствами.
Правильно выбранная конструкция полимерной линзы позво ляет использовать ниппельное соединение (рис. 10, б) для высо ких давлений в соединении с большими проходными сечениями [15]. Конструкция соединения очень проста, технологична и расширяет область применения полимеров при высоких давле ниях.
Существует и более сложное соединение труб: поворотные (шарнирные) с одной, двумя и более ступенями свободы, пружин ные соединения труб и т. д.
При выборе способа соединения трубопровода необходимо учитывать условия, в которых последние будут работать: темпе ратуру, угловые перемещения агрегатов, величины допустимых прогибов труб, давления, технологии монтажа.
В течение последнего времени вопросам монтажа гидравличе ских и пневматических систем, компоновке ее агрегатов на из делиях уделяют самое серьезное внимание, так как надежность и долговечность пневмогидравлической системы находится в пря мой связи с точностью изготовления деталей трубопроводов по длине и конфигурации и с технологией выполнения монтажных работ. Даже самые незначительные отклонения трубопроводов от заданных размеров и формы создают в итоге неточности, при водящие при монтаже на машине к появлению значительных по величине напряжений. Монтажные напряжения являются одной
из |
основных причин преждевременного |
выхода трубопроводов |
из |
строя и отказа пневмогидравлической |
системы. Величина их |
в отдельных случаях может превышать предел текучести мате риала, из которого они изготовлены. Так, неправильный выбор расстояния между колодками крепления может привести к воз никновению опасных резонансных колебаний отдельных участков трубопроводов и, как следствие, к его усталостным напряжениям.
Монтаж трубопроводных линий необходимо выполнять с соблю дением зазоров между трубопроводами и элементами машины, а также с обеспечением свободного подхода для осмотра и кон троля как самих трубопроводов, так и их стыковых соединений.
С точки зрения противопожарной безопасности не рекомен дуется прокладывать трубопроводы гидравлической системы вблизи от электрических проводов или над ними.
Соединения трубопроводов должны обеспечивать надежную герметичность их в заданном диапазоне рабочих давлений и тем ператур при повторном демонтаже и монтаже. Полная взаимо заменяемость трубопроводов, изготовленных по эталонам — основ ное требование к монтажу гидросистем. Подгибка и доводка труб до требуемой конфигурации и длины по месту на каждой машине
22
недопустимы при серийном производстве. Кроме повышения надежности и долговечности, продуманный монтаж агрегатов, трубопроводов пневмогидравлической системы обусловливают эксплуатационную технологичность конструкции той или иной машины. Агрегаты пневмогидравлической системы должны при этом располагаться в соответствии с требованиями эксплуатацион ной технологичности системы. Стыковку трубопроводов с ответ ными штуцерами и фитингами арматуры следует проводить сво бодно, т. е. без боковых и осевых усилий. Отсутствие перекоса
имонтажных напряжений гарантируется в том случае, если при соединении трубопроводов накидная гайка навертывается на штуцер свободно от руки примерно на 2/3 длины резьбы. Только при этом первоначальное положение трубопро вода в свободном состоянии не изме нится после окончания монтажа. Это особенно необходимо для правильной
инадежной эксплуатации трубопро
водов. |
|
Если в пакете трубопроводов один |
|
из них имеет разъем, то остальные |
|
трубопроводы должны иметь выгиб, |
Рис. 11. Общий вид проволоч |
обеспечивающий зазор между гранью |
ного демпфера: |
гайки и трубопроводами не менее 4 мм. |
1 — основание; 2 — прессованная |
Для снижения монтажных и ди |
проволока |
намических напряжений в трубо проводах иногда применяют проволочный демпфер (рис. 11).
Демпфирующим элементом служит тонкая проволочная сетка. Располагать такие демпферы следует на участках, наиболее под верженных вибрациям, а также в местах соединения трубопро водов. В некоторых случаях успешно применяют крепление трубо проводов с применением фторопластовых втулок.
При осмотре систем в эксплуатационных и ремонтных подраз делениях следует обращать особое внимание на признаки, сви
детельствующие о вибрации |
(ослабление мест |
соединения |
трубопроводов, обрыв болтов, |
крепление хомутов |
и колодок |
и др.). При обнаружении указанных дефектов надо |
устранить |
причину их возникновения. Проверить весь трубопровод, ликви дировать дефекты, а в случае необходимости установить допол нительные опоры с демпфированием. Способ крепления трубо проводов существенно влияет на частоту собственных колебаний, а это, в свою очередь, отражается на работе соединительных элементов трубопроводов и их уплотнениях.
Анализ некоторых усталостных поломок трубопроводов, а также условий возникновения монтажных напряжений показал, что в отдельных случаях монтажные напряжения могут возни кать даже при отсутствии неточностей по монтажу, например при соединениях трубопровода с резиновым уплотнительным
23'