5. Силовой расчет задвижки

В силовом расчете задвижки необходимо определить крутящий момент и усилие на маховике ручного привода, необходимые для управления задвижкой

D_y= 100 мм, Р = 2,5 МПа. Задвижка клиновая, имеющая вращаемый шпиндель. Угол наклона клина - 2°52’. Передаточное отношение привода Д, которым снабжена задвижка, при ручном управлении i_м= 97,9; к. п. д. η = 0,77. диаметр обода маховикаD_м= 800 мм. диаметры уплотняющих колецD₁= 200 мм,D₂= 127 мм.

Задвижка должна быть рассчитана на условия работы при односторонней гарантированной плотности. Все расчеты проводятся в соответствии с таблицей 6.3. [21, 18].

1. Определяем крутящий момент и усилие на маховике, необходимые для закрытия задвижки.

а) Наибольшее усилие, необходимое для перемещения клина при закрытии клиновой задвижки с латунными уплотняющими кольцами при угле наклона клина φ = 2°52’ для условий работы задвижки при односторонней гарантированной плотности определяется формулой:

Q₁= 0,60Q_y+ 0.25Q_ср–Q_G,

где Q_y— усилие, необходимое для уплотнение, Н;Q_ср – усилие от давления среды на клин, Н;Q_G– вес подвижных частей, который здесь относительно мал, поэтому его в расчете не учитываем.

Определяем эти величины:

Q_y= π·D_к·b·q_y= 3.14*0,1635*0,0365*2,88*10⁶= 54кН

здесь приняты данные средний диаметр уплотняющих колец D_к= 0,1635 м; ширина уплотняющих колецb= 0,0365 м; удельное давлениеq_y= 2.88 МПа.

Q_ср= 0,785*D_к²*P_y= 0.785*0.1635²*2.5*10⁶= 52.4 кН.

Таким образом, наибольшее усилие вдоль шпинделя, необходимое для закрытия задвижки, имеет величину:

Q_O=Q₁= 0.60*54000+0.25*52400 = 45,5 кН.

b) Момент на шпинделе, необходимый для закрытия задвижки, усилие, выталкивающее шпиндель, определяется по формуле:

М = М_о + М_с + М_б

где М_о – момент в резьбе, Н*м; М_с– момент трения в сальнике, Н*м; М_б– момент трения в бурте, Н*м.

Момент в резьбе определяется по формуле:

М_о=Q_o·(d_ср/2)·tg(α+ρ) = 673 Н*м.

Момент трения в сальнике:

М_с=T·(d_c/2) = 34 Н*м

где Т – сила трения в сальнике.

Момент трения в бурте:

М_б= (Q_o+Q_шп)·d_б/2·µ_б= 66,3 Н*м

где d_б– средний диаметр бурта по шарикоподшипнику – 0,24 см; µ_б– коэффициент трения – 0,01.

Таким образом, наибольший момент на шпинделе, необходимый для закрытия задвижки:

М = 673 + 340 + 66,3 = 1079,3 Н*м.

Наибольший момент на маховике, необходимый для закрытия задвижки вручную:

М_м=M/i·η= 14.34 Н*м

где i = 97,9 — передаточное отношение; η =0,77—коэффициент полезного действия передачи.

с) Усилие на маховике, необходимое для закрытия задвижки:

Q_M = 2M_M/D_M = 35.85 Н.

где D_м= 0,80 м — диаметр обода маховика.

2. Определяем крутящий Момент и усилие на маховике, необходимые для открытия задвижки.

а) Наибольшее усилие, необходимое для перемещения клина при открытии, определяется по формуле:

Q_y^’= 0.6Q_y+ 0.35Q_ср= 50740 Н

b) Крутящий момент на шпинделе:

М^’= М_о^’ + М_с^’ + М_б^’

где М’_o— момент в резьбе (857 Н*м); М’_с— момент трения в сальнике (вычислен ранее); М_б^’— момент трения в бурте (819,8 Н*м).

Таким образом, наибольший крутящий момент на шпинделе, необходимый для открытия задвижки:

М^’=1710.8 Н*м.

Наибольший момент на маховике ручного привода равен:

M_M^’ = M/ i·η = 22.7 Н*м.

в) Усилие на маховике, необходимое для открытия,

Q_M^’ = 2M_M/ D_M = 56.7 Н.

В результате расчета получены следующие моменты и усилия, необходимые для управления задвижкой.

Закрытие задвижки:

момент на шпинделе М = 1079,3 Н·м;

момент на маховике М_М= 14.34 Н·м;

усилие на маховике Q_M= 35.85 Н.

Открытие задвижки:

момент на шпинделе М^’= 1710.8 Н·м;

момент на маховике М’_M= 22.7 Н·м;

усилие на маховике = 56.7Н.