Расчет трубопроводов

Рассмотрим поперечное сечение трубы (рис. 10.) с внутренним диаметромdи длинойL,которая находится под действием внутреннего гидростатического давления.

Задача определения толщины стенок трубы сводится к нахождению силы Р,стремящейся оторвать одну половину трубы от другой по линииАВ,чему противодействует сила Т —сопротивление материала стенок трубы.

Сила Р —это равнодействующая сил, действующих нормально к внутренней поверхности трубы. Найти эту равнодействующую можно, если заменить давление на криволинейную поверхность давлением на плоскость (в данном случае на диаметральную плоскостьАВ).

Если давление жидкости на единицу площади равно р,то на всю площадьSоно будет составлять:

-______________________________

Сила Т,выражающая сопротивление материала стенки трубы, определяется размерами поперечного сечения стенки трубы и допускаемым напряжением разрыву ее материала, т. е.

_______________________

где  - толщина стенки трубы.

Так как Р=2Т (два сечения), то.Тогда

____________________________

Расчетную толщину стенок следует увеличить с учетом неточности отливки, прокатки, кор­розии и т. п., на величину а, -- а = 0,5 … 3 мм, тогда

При уточненных расчетах толщины стенки трубопроводов используют методы расчета по предельному состоянию. Наиболее широко в данном случае применяются расчеты по стандартам SAEиDIN.

В стандартах SAEиспользуется уравнение Барлова.

,

где – расчетная толщина стенки, мм;d₁– уточненный внутренний диаметр трубы или гильзы гидроцилиндра, мм; р_р- расчетное давление, максимально возможное внутреннее избыточное давление с учетом всех предполагаемых рабочих состояний, включая гидравлический удар (рассчитывается по формуле Н.Е.Жуковского), бaр;R_m– показатель прочности, Н/мм². По стандартамSAEв данном случае в качестве показателя прочностных свойств используется минимальное сопротивление разрыву материала трубы или гильзы цилиндраR_m. Для сталей минимальный предел прочности при растяженииR_m= 300 – 500 Н/мм²;n– коэффициент запаса прочности (n=4 – для нормальных условий работы;n=6 – для значительных пиков по гидравлической и механической нагрузке;n=8 – для экстремальных рабочих условий, связанных с опасностью применения ).

При окончательном определении толщины стенки гильзы необходимо учитывать два других фактора, а именно:

• занижение толщины стенки (минусовый допуск) – с₁,

• износ за счет коррозии – с_2.

.

Если занижение толщины стенки указывается в %, то может быть рассчитано по уравнению:

.

Для бесшовных стальных труб диаметром менее 130 мм значение с₁принимается равным 9%. Для сварных стальных труб диаметром более 10 мм с₂=0,5 мм.

Порядок расчета гидролиний (не для печати)

Целью расчета гидролиний является определение внутреннего диаметра трубопроводов, потерь давления на преодоление гидравлических сопротивлений и толщины стенок труб.

Внутренний диаметр (условный проход) трубопровода d определяют по формуле

или

где Q - расход жидкости, м³/с для (2.1) и л/мин для (2.2); υ- скорость движения жидкости, м/с; d - внутренний диаметр трубопровода, м для (2.1) и мм для (2.2).

Скорость течения жидкости в трубопроводах зависит в основном от давления в гидросистеме (табл..2).

Таблица 2