Федеральноеагентство по образованиюЮжно-УральскийГосударственный УниверситетКафедра прикладной механикиПояснительная записка к курсовому проектупо курсу «Прикладная механика»
Задвижка клиновая с выдвижнымшпинделем с электроприводом из легированной сталиРуководитель
Мартыненко Н.Е.Автор проекта
Студент группы Э-291
Тимиргалиев В.А.
Челябинск 2006 г.
АННОТАЦИЯ
Тимиргалиев В.А. Задвижкаклиновая с выдвижным шпинделем с электроприводом из легированной стали –Челябинск: ЮУрГУ, Э, 2006, 44с. Библиография литературы – 5 наименований. 1лист чертежа ф. А1, 2 листа спецификации.
При изученииконструкционных материалов трубопроводной арматуры была выбрана задвижка исоответствующие для нее материалы, пригодные для эксплуатации при заданныхусловиях. Проведённые силовые расчёты подтвердили правильность выбора материалашпинделя. Основной задачей данной работы является ознакомление с основнымитерминами и понятиями трубопроводной арматуры.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Терминология иклассификация
1.1 Основные термины
1.2 Типы арматуры и ихконструктивные разновидности
2. Основныеэксплуатационные параметры давления
2.1 Условные, рабочие ипробные давления
2.2 Условные обозначения имаркировка арматуры
3. Основные монтажныепараметры арматуры
4. Материалы, применяемыедля деталей арматуры
4.1 Чугуны
4.2 Стали
4.3Цветные металлы исплавы
4.4 Неметаллическиеконструкционные материалы
4.5 Сплавы для наплавкиуплотнительных колец
4.6 Прокладочные материалы
4.7 Набивочные материалы
4.8 Смазки
5. Выбор прототипа задвижки
5.1 Корпусные детали
5.2 Выбор клина иуплотнительных колец
5.3 Выбор сальниковогоузла
5.4 Выбор ходового узла
6. Управление арматурой спомощью электропривода
7. Задвижки
8. Силовой расчёт задвижки
8.1 Определение наибольших значенийосевого усилия и крутящего момента
8.2 Расчётное определениесреднего диаметра резьбы шпинделя и её основных параметров
8.3 Расчёт на прочностьвинтовой передачи шпиндель-гайка
8.3.1 Расчёт шпинделя напрочность
8.3.2 Расчёт шпинделя наустойчивость (проверочный расчет)
8.4 Расчёт узласальникового уплотнения
8.4.1 Определение усилиязатяжки сальника
8.4.2 Расчет на прочностьшпилек и крышки сальника
Заключение
Литература
Приложения
1 Графическая часть на 1листе ф. А1
2 Спецификации на 2листах, ф. А4
ВВЕДЕНИЕ
В данной работеприведены основные сведения о трубопроводной арматуре, её основные термины иклассификация, типы и конструктивные разновидности. Описаны материалы,используемые для изготовления и футеровки частей задвижек, вентилей, кранов,клапанов и т.д. По данным рабочим параметрам выбрана соответствующая задвижка,описаны её конструктивные особенности и выполнены расчёты её основныхэлементов.
1. ТЕРМИНОЛОГИЯ ИКЛАССИФИКАЦИЯ
1.1 Основные термины
В арматуростроении,так же как и в других отраслях промышленности, используютсятехнические термины, отражающие специфику этой отрасли. К настоящему временинекоторые из них уже широко применяются, другие еще нуждаются в уточнениях ипроверке практикой. Так, например, назрела необходимость термины «условный» и«условное» везде заменить на «номинальный» и «номинальное». Непрерывноерасширение сферы применения арматуры вызывает появление новых терминов иопределений.
Трубопроводнойарматурой называют устройства, монтируемые на трубопроводах, котлах, аппаратах,агрегатах, емкостях и других установках, предназначенные для управленияпотоками сред путем отключения трубопроводов или их участков, агрегатов,аппаратов и т. п., распределения потоков по требуемым направлениям,регулирования различных параметров среды (давления, расхода, состава,температуры и т. п.), выпуска среды по требуемому направлению и т. д.Управление потоком производится путем изменения проходного сечения в рабочеморгане арматуры.
Трубопроводнуюарматуру можно разделить на промышленную, сантехническую и лабораторную.Промышленная арматура может быть общего назначения и специальной – для особыхусловий работы. Арматурой общего назначения называется арматура, используемая вразличных отраслях народного хозяйства.
По области примененияарматуру подразделяют на пароводяную, газовую, нефтяную, энергетическую,химическую, судовую и резервную. Подавляющее количество конструкций арматурыустанавливается на трубопроводах и значительно меньшая часть монтируетсянепосредственно на котлах, аппаратах, установках, агрегатах и пр.
По принципу управленияи действия арматура может быть управляемой и автоматически действующей (автономной).Управляемой называется арматура, рабочий цикл которой выполняется посоответствующим командам в моменты, определяемые рабочими условиями,обстановкой или приборами.
Управляемая арматураподразделяется на арматуру с ручным приводом, с механическим (электрическим,пневматическим, гидравлическим, электромагнитным) приводом и арматуру поддистанционно расположенный привод. Арматура с ручным приводом управляетсявращением маховика (или рукоятки), насажанного на шпиндель или ходовую гайкунепосредственно либо передающего движение через редуктор. Приводная арматураснабжена приводом, установленным непосредственно на ней и действующим от постороннегоисточника энергии или при помощи энергии рабочей среды, транспортируемой потрубопроводу.
Приводная арматураможет быть снабжена электроприводом, электромагнитным приводом, исполнительнымэлектрическим механизмом, мембранным, поршневым или сильфонным пневмо- илигидроприводом.
Арматура поддистанционно расположенный привод управляется приводом (механическим илиручным), который устанавливается отдельно от арматуры и соединяется с нейпередачей, состоящей из валов, подшипников, зубчатых колес или тросов.
Автоматическидействующей, или автономной, называется арматура, управление и рабочий циклсовершается только действием рабочей среды без каких-либо посторонних источниковэнергии.
Автоматическидействующая (автономная) арматура (обратные клапаны, предохранительные иперепускные клапаны, регуляторы давления, регуляторы уровня,конденсатоотводчики) срабатывает под действием сил, создаваемых давлением самойрабочей средой.
По функциональномуназначению арматура подразделяется на следующие основные классы: запорная,регулирующая, распределительная, предохранительная, защитная, фазоразделительная.
Запорная арматурапредназначена для перекрытия потока среды. Она имеет наиболее широкоеприменение и по количеству применяемых единиц составляет обычно около 80% всегоколичества применяемых изделий. К запорной арматуре относят и пробно-спускнуюили контрольно-спускную арматуру, используемую для проверки уровня жидкой средыв емкостях, отбора проб, выпуска воздуха из верхних полостей, дренажа и т. д.
Регулирующая арматурапредназначена для регулирования параметров рабочей среды (давления, температурыи т. п.) посредством изменения ее расхода. В состав регулирующей арматурывходят регулирующие клапаны, регуляторы давления и регуляторы уровня,регулирующие вентили. К регулирующей арматуре относится и дроссельная (дросселирующая)арматура, предназначенная для значительного снижения давления среды иработающая в условиях больших перепадов давления.
Распределительнаяарматура предназначена для распределения потока рабочей среды по определеннымнаправлениям.
Предохранительнаяарматура предназначена для предотвращения аварийного повышения давления вобслуживаемой системе или объекте путем автоматического выпуска избыточногоколичества среды. К предохранительной арматуре относятся предохранительныеклапаны, импульсные предохранительные устройства и мембранные разрывныеустройства.
Защитная (отсечная)арматура предназначена для защиты оборудования от аварийных изменений параметрасреды (давления, направления потока) путем отключения обслуживаемой линии илиучастка. К защитной арматуре относятся быстродействующие отсечные клапаны,задвижки и краны, обратные клапаны и отключающие устройства. Различие междупредохранительной и защитной арматурой заключается в том, что при возникновенииаварийного состояния параметра среды предохранительная арматура открывается длявыпуска среды, а защитная закрывается, отсекая защищаемый участок от остальнойчасти трубопровода.
Фазоразделительнаяарматура служит для автоматического разделения различных фаз рабочей среды(воды и пара). Представителями фазоразделительной арматуры являютсяконденсатоотводчики, предназначенные для автоматического вывода изобслуживаемого объекта (системы, установки, аппарата, агрегата) конденсата,образующегося в теплопотребляющих установках или, например, при прогревепаропровода. К фазоразделительной арматуре условно относят такжевоздухоотводчики (вантузы) и маслоотделители.
Помимо основныхклассов арматуры можно выделить следующие промежуточные: запорно-регулирующая,смесительная, пробно-спускная.
По материалу корпусныхдеталей арматура подразделяется на стальную (из углеродистой стали), изкоррозионно-стойкой стали, титана, чугунную (из серого чугуна), из ковкогочугуна, цветных металлов, пластмасс и керамики (фарфор). Выделяют арматуручугунную с защитным коррозионно-стойким покрытием (резина, пластмасса, эмаль).
По конструкции корпусаарматура подразделяется на проходную и угловую. В проходной арматуре среда неизменяет направления своего движения на выходе по сравнению с направлением навходе, в угловой направление изменяется обычно на 90°. Проходная арматураобычно устанавливается на прямолинейных участках трубопровода, угловая – в местахего поворота.
В зависимости отконструкции присоединительных патрубков арматура подразделяется на фланцевую,муфтовую, цапковую, штуцерную и под приварку. Фланцевая арматура имеетфланцевые присоединительные патрубки, муфтовая – муфтовые присоединительныепатрубки с внутренней резьбой. Арматура для канализационных сетей может иметьмуфтовые патрубки без резьбы (раструбы). В этом случае зазоры, образовавшиесяпри соединении патрубков, уплотняются соответствующим материалом (цемент,резина). Цапковая и штуцерная арматура имеют соответственно цапковые илиштуцерные присоединительные патрубки с наружной резьбой. Арматура под приваркуимеет присоединительные патрубки, предусмотренные для приварки к трубопроводу.
Управление арматуройосуществляется с использованием деталей (шпинделей, штоков), образующих подвижноесоединение в крышке или корпусе. Это подвижное соединение должно бытьгерметизировано по отношению к внешней среде, В зависимости от способагерметизации арматура подразделяется на сальниковую, сильфонную, мембранную ишланговую.
Сальниковой называетсяарматура, в которой герметичность сопряжения подвижной детали с неподвижной вкрышке или корпусе по отношению к внешней среде обеспечивается сальниковымустройством.
В силъфонной арматурегерметичность подвижного сопряжения по отношению к внешней среде обеспечиваетсясильфоном. Некоторые конструкции арматуры могут иметь дублирующий сальник сцелью повышения надежности и безопасности работы.
Мембранной называетсяарматура, в которой герметичность подвижного сопряжения по отношению к внешнейсреде обеспечивается мембраной. В некоторых конструкциях мембрана являетсяодновременно и затвором. Такая арматура получила название диафрагмовой, что,однако, нельзя считать обоснованным, поскольку в технике (например, в гидравлике,оптике, автомотостроении и т. д.) диафрагмой называется перемычка в виде стенкис отверстием.
В шланговой арматуререгулирование и отключение потока среды осуществляется пережатием эластичногошланга. Шланг обеспечивает герметичность всей внутренней полости арматуры поотношению к внешней среде.
В зависимости отхарактера воздействия на арматуру различают: рабочую среду (рабочее давление),транспортируемую по трубопроводу, обслуживаемому арматурой, командную среду(командное давление), используемую для передачи командных сигналов, необходимыхдля управления приводами арматуры, управляющую среду (управляющее давление),применяемую как источник энергии в пневмо- и гидроприводах арматуры, иокружающую среду (окружающее давление), или внешнюю среду (внешнее давление).
Управление потокомрабочей среды в арматуре осуществляется с помощью рабочего органа (запорного,регулирующего, смесительного или распределительного), состоящего из затвора иседла. Затвор представляет собой деталь или конструктивно объединенную группудеталей, перемещающуюся или поворачивающуюся с помощью шпинделя или штокаотносительно седла корпуса.
Арматура с приводом,снабженным силовой пружиной, подразделяется по виду действия на нормальнооткрытую (НО) и нормально закрытую (Н3). В нормально открытой арматуре припрекращении подачи управляющей энергии в привод клапан открывается, в нормальнозакрытой — закрывается.
Не все конструкцииарматуры могут нормально работать, будучи смонтированы в любом положений. Всвязи с этим по способу расположения различается арматура, допускающаяустановку: только на горизонтальных трубопроводах в вертикальном положенийшпинделем или крышкой вверх; на горизонтальных и вертикальных трубопроводах влюбом положении и только на вертикальных трубопроводах.
Для некоторыхконструкции арматуры (предохранительные клапаны, обратные клапаны, регуляторыдавления, конденсатоотводчики и др.) строго обусловлено направление движениясреды, для других (задвижки, краны, шланговая арматура, мембранная арматура)движение среды может быть в любом направлении.
1.2 Типы арматуры и ихконструктивные разновидности
Выполнение одних и техже функций может осуществляться различными типами арматуры, основными из которыхявляются задвижки, клапаны, краны и заслонки.
Задвижки
Задвижками называютсяконструкции арматуры с затвором в виде листа, диска или клина, перемещающимсявдоль уплотнительных колец седла корпуса перпендикулярно оси потока среды.Задвижки могут быть полнопроходными и суженными, в последних диаметр отверстияуплотнительных колец меньше диаметра трубопровода.
По форме затворазадвижки подразделяются на клиновые и параллельные. Клиновая задвижка имеетклиновой затвор на котором уплотнительные поверхности расположены под угломдруг к другу. Клин может быть цельным жестким, цельным упругим или составнымдвухдисковым. Параллельная задвижка имеет затвор, уплотнительные поверхности которогорасположены параллельно друг другу. Параллельная задвижка может быть шиберной(однодисковой) или двухдисковой.
По характеру движенияшпинделя различаются задвижки с выдвижным шпинделем или штоком и задвижки с невыдвижным(вращаемым шпинделем). В первом случае при открытии и закрытии задвижкишпиндель совершает поступательное или вращательно-поступательное (винтовое) движение.Во втором случае при открытии и закрытии задвижки шпиндель совершает тольковращательное движение.
Клапаны
Клапанами называютсяконструкции арматуры с затвором в виде плоской или конусной тарелки,перемещающимся возвратно — поступательно вдоль центральной оси уплотнительнойповерхности седла корпуса. К клапанам относят также конструкции арматуры (поворотныеклапаны), в которых затвор в виде тарелки совершает движение по дуге. Дуга,описываемая центром затвора, касательна к оси седла. Центр дуги находится внеотверстия седла, а ось поворота затвора перпендикулярна к оси потока среды.
В зависимости от взаимногорасположения входного и выходного присоединительных патрубков различаютсяпроходные и угловые клапаны. Проходными называются клапаны, у которых осивходного и выходного присоединительных патрубков совпадают или параллельны;угловыми – у которых эти оси взаимно перпендикулярны. Проходные клапаныназываются прямоточными, если направление потока в корпусе клапана близко кпрямолинейному. Клапанами называется также арматура с упруго деформируемымзатвором – мембранная и шланговая.
Клапаны имеют большое числоразновидностей. В зависимости от назначения они подразделяются на запорные,регулирующие, предохранительные, перепускные, отсечные, дыхательные, обратные идр. Клапаны могут быть односедельными и двух седельными. Односедельные клапаныпо форме затвора делятся на тарельчатые и игольчатые. Клапан с ручнымуправлением, в котором затвор перемещается при помощи резьбовой пары, иногданазывают вентилем. Различают запорные и регулирующие вентили.
Запорные клапаныпредназначены для полного перекрытия потока среды и снабжены запорным органом.Запорные клапаны всегда односедельные.
Мембранными клапанаминазываются конструкции арматуры, в которых перекрытие потока средыосуществляется с использованием упруго деформируемой мембраны (резина,пластмасса). Такие клапаны обычно изготовляются из чугуна, а внутренние полостиих покрываются коррозионно-стойким защитным слоем из неметаллических материалов(резина, пластмасса, эмаль). Мембрана также обеспечивает герметизациюподвижного соединения шпиндель – крышка по отношению к внешней среде.
Шланговыми клапанаминазываются конструкции арматуры, в которых перекрытие потока средыосуществляется пережимом резинового шланга, расположенного внутри клапана,через который проходит среда. Применяются клапаны с односторонним и двустороннимпережимом шланга.
Регулирующие клапаныпредназначены для пропорционального (аналогового) регулирования расхода среды иуправляются от постороннего источника энергии. Они снабжены регулирующиморганом односедельным или двух седельным.
Клапаны с пневмо- илигидроприводом одностороннего действия, снабженные силовой пружиной или грузом,по виду действия подразделяются на нормально открытые (НО) и нормально закрытые(НЗ).
Предохранительныминазываются клапаны, предназначенные для автоматического сброса среды приповышении (в замкнутом пространстве) давления среды сверх установленного. Взависимости от пропускной способности различаются предохранительные клапанымалого, среднего и полного подъема. В мало подъемных предохранительных клапанахподъем тарелки совершается на 1/40– 1/20 диаметра седла, в полно подъемных–навысоту более 1/4 диаметра седла, в средне подъемных (применяются редко) – навысоту от 1/20 до 1/4 диаметра седла. В зависимости от количества седел (итарелок) предохранительные клапаны бывают одинарные и двойные. По методунагружения предохранительные клапаны подразделяются на грузовые, у которыхгерметизация запорного органа обеспечивается с помощью груза, и пружинные, укоторых герметизация запорного органа обеспечивается усилием пружины.
Импульсноепредохранительное устройство состоит из главного предохранительного клапана сприводом, действующим с использованием рабочей среды, и импульсногопредохранительного клапана, управляющего работой привода главногопредохранительного клапана.
Перепускные клапаныпредназначены для поддержания давления среды на требуемом уровне путемперепуска ее через ответвление трубопровода.
Отсечными называютсяклапаны, предназначенные для быстрого перекрытия потока среды. Отсечные клапаныназывают также защитными клапанами,
Дыхательныминазываются клапаны, предназначенные для выпуска накопившихся паров или воздухаи предотвращения образования вакуума в резервуарах в результате «большого» и«малого» дыхания. «Большое» дыхание создается при поступлении и расходе жидкости,«малое» дыхание вызывается температурными колебаниями.
Обратные клапаныпредназначены для предотвращения образования обратного потока среды. Запорныйорган в обратных клапанах открывается прямым потоком среды, а закрываетсяобратным потоком. Обратные клапаны подразделяются на подъемные и поворотные.Подъемные обратные клапаны имеют затвор, совершающий возвратно-поступательноедвижение. Поворотные обратные клапаны имеют затвор, поворачивающийся вокруггоризонтальной оси, расположенной выше центра седла клапана. Поворотныеобратные клапаны могут быть одно-. и многодисковыми. Подъемные обратныеклапаны, имеющие сетку и предназначенные для установки в начале всасывающеготрубопровода, называются приемными клапанами.
Невозвратно-запорнымиклапанами называются обратные клапаны, имеющие устройство для принудительногозакрытия. Невозвратно -управляющими клапанами называются обратные клапаны,имеющие устройство для принудительного открытия и закрытия.
Краны
Кранами называютсяконструкции арматуры с затвором в форме тела вращения, поворачивающимся вокругоси, перпендикулярной оси потока среды. По форме затвора краны подразделяютсяна конусные, шаровые и цилиндрические. Конусные краны могут быть сальниковымиили натяжными в зависимости от того, как регулируется посадка пробки в корпусе:сальником (в верхней части крана) или гайкой (в нижней части крана). Кранымогут быть проходными и пробно-спускными. Проходные краны устанавливаются на участкетрубопровода и имеют два присоединительных патрубка, пробно-спускные краныустанавливаются на агрегатах, котлах, емкостях, резервуарах и имеют одинприсоединительный патрубок и прямой или изогнутый спуск. Краны могут быть двух-или трехходовыми в зависимости от числа рабочих положений пробки.
Краны со смазкой имеютустройство для периодической (ручной или автоматической) подачи густой смазкипо каналам на пробке и корпусе для смазывания подвижного соединения. Краны длябесколодезной установки имеют конструкцию с органами управления, поднятыми надкорпусом.
Заслонки
Заслонками называютсяконструкции арматуры с затвором в виде диска, поворачивающимся на оси, расположеннойв проходе. Заслонки наиболее часто используются при больших диаметрахтрубопровода, малых давлениях среды и пониженных требованиях к герметичностизапорного органа.
Конденсатоотводчики
Конденсатоотводчикаминазываются конструкции арматуры, предназначенные для автоматического отводаконденсата. В зависимости от принципа работы конденсатоотводчики подразделяютсяна поплавковые, термостатические и термодинамические. Могут применяться такжеконденсатоотводчики сопловые и лабиринтные.
Поплавковыминазываются конденсатоотводчики, принцип работы которых основан на использованииразницы в плотностях пара и конденсата. Применяются конденсатоотводчики сзакрытым поплавком, открытым поплавком и поплавком колокольного типа(перевернутым открытым).
Термостатическиминазываются конденсатоотводчики, работа которых основана на использованиирасширения тел от нагревания и разности температур пара и конденсата.Используются сильфонные термостаты, биметаллические пластины и другие элементы.Принцип действия термодинамических конденсатоотводчиков основан наиспользовании аэродинамического эффекта и термодинамических свойств среды.
Регуляторы давления иуровня
Регуляторами давленияназывается арматура, предназначенная для автоматического поддержания давления,но без использования посторонних источников энергии. Могут быть регуляторыдавления «до себя» и «после себя» – в зависимости от того, на каком участкетрубопровода (до регулятора или после него по направлению движения потока)обеспечивается поддержание давления.
Регуляторами уровняназывается арматура, предназначенная для автоматического поддержания уровня безиспользования посторонних источников энергии. Различают регуляторы питания –уровень поддерживается добавлением жидкости в сосуд – и регуляторы перелива –уровень поддерживается сливом жидкости из сосуда. Регуляторы давления и регуляторыуровня относятся к регуляторам прямого действия. Регулирование давления и уровняосуществляется путем изменения расхода среды.
трубопроводный арматура задвижка шпиндель
2. ОСНОВНЫЕЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ АРМАТУРЫ
2.1 Условные, рабочиеи пробные давления
Основные параметрыарматуры можно разделить на эксплуатационные и конструкционно-монтажные. Кэксплуатационным параметрам относятся энергетические параметры (давление,температура), пропускная способность, коррозионная стойкость, тип привода,необходимый крутящий момент для управления арматурой, время срабатывания и пр.К конструкционно-монтажным параметрам относятся: условный диаметр прохода,строительные длина и высота, масса, тип присоединения к трубопроводу,конструкция и размеры присоединительных фланцев, число, диаметр и расположениеотверстий на фланцах, разделка под приварку к трубопроводу и т.п.
Одним из наиболееважных эксплуатационных параметров арматуры является давление рабочей среды.Для решения различных технических задач разделяют условное, рабочее и пробноедавление.
Под условным давлениемпонимают наибольшее избыточное рабочее давление при температуре 20 °С, прикотором обеспечивается длительная и безопасная работа арматуры и соединительныхчастей трубопроводов (тройников, коленьев, переходов, фланцев и др.). Размерыэлементов арматуры и соединительных частей определяются и обосновываютсярасчетом на прочность с учетом условного давления при характеристиках прочностивыбранных материалов, соответствующих температуре 20° С. Условные давления Ру(Мпа) образуют следующий ряд: 0,1; 0,25; 0,4; 0,6; 1; 1,6; 2,5; 4; 6,4; (8,0);10,0; (12,5); 16; 20; 25; 32; 40; 50; 64; 80 и 100. Арматуру и соединительныечасти, рассчитанные на условные давления, заключенные в скобки, нерекомендуется применять, а допускается только использовать для замены вышедшейиз строя арматуры, установленной на эксплуатируемых линиях.
По условным давлениямарматуру можно разделить на шесть групп:
1) для высокого исверхвысокого вакуума – для абсолютных давлений ниже 0,1 Па;
2) для низкого исреднего вакуума – для абсолютных давлений от 0,1 Мпа до 1 Мпа;
3) для малых давлений– до 1,6 Мпа;
4) для среднихдавлений – от 2,5 до 10 Мпа:
5) для высокихдавлений – от 16 до 80 Мпа;
6) для сверхвысокихдавлений – от 100 Мпа и выше.
Под рабочим давлениемпонимается избыточное наибольшее давление, при котором обеспечивается длительнаяработа арматуры и соединительных частей трубопроводов при рабочей температурепроводимой среды.
Под пробным давлениемпонимают избыточное давление, при котором арматура и соединительные частитрубопроводов должны подвергаться гидравлическому испытанию водой на прочностьи плотность материала при температуре не выше 100° С.
Условные РУ, рабочиеРр и пробные Рпр давления для арматуры го стали, чугуна, бронзы и латуниприведены в табл. 2.1–2.4 (по ГОСТ 356–68). В эксплуатационных условияхдопускается превышение фактического рабочего давления над указанным в стандартедо 5%. Если арматура эксплуатируется в условиях пульсирующих давлений, частыхгидравлических ударов, переменных температур, особых свойств среды и приограниченном сроке службы (не более 20 000 ч), то при определении допустимогорабочего давления может вводиться поправочный коэффициент к стандартнымзначениям, устанавливаемый органами технического надзора.
Рабочие давления равныусловным для арматуры из углеродистой стали при температуре рабочей средыtР=0-200 °С, для арматуры из чугуна, бронзы, или латуни при tp=0-120 °С. Приповышении температуры допускаемое рабочее давление снижается в зависимости отматериала корпусных деталей. Для сталей ГОСТ 356-68 предусматривает 14 температурныхступеней, в пределах которых рабочее давление по мере повышения температурыснижается по следующему ряду: 1; 0,9; 0,8; 0,71; 0,64; 0,56; 0,5; 0,45; 0,4;0,36; 0,32; 0,28; 0,25; 0,22.
По температурномурежиму арматуру можно разделить на пять категорий.
1) Арматура обычная,изготовляемая из углеродистой стали, ковкого или серого чугуна; арматура изуглеродистой стали используется при температуре до 425° С, из ковкого чугуна-до 300° С, из серого чугуна – до 225° С; для деталей арматуры малого диаметрапрохода и неответственных изделий допускается применение углеродистых деталейдо 450° С, ковкого чугуна – до 400° С, серого чугуна – до 300° С. Дляответственных объектов, например газопроводов, работающих при температуре ниже–30° С, применяется стальная арматура из легированной стали, специальныхсплавов или цветных металлов с ударной вязкостью при рабочей температуре неменее 20 Нм/см2.
2) Арматура длявысоких температур (450–600° С), изготовляемая из специальных деталей.
3) Арматуражаропрочная (для температур свыше 600° С).
4) Арматурахолодильной техники (для температур до –153° С).
5) Арматура криогенная(для глубокого холода), пригодная для эксплуатации при температурах ниже –153°С.
Система условных исоответствующих им рабочих давлений при различных температурах позволяет определятьдопустимые условия работы арматуры при этих температурах. Одну градацию рабочихдавлений при различных температурах, когда данному условному давлению и рабочейтемпературе соответствует одно рабочее давление, для деталей, изготавливаемыхиз различных деталей, применять нецелесообразно, так как это приведет кнедостаточно экономному использованию специальных деталей. Поэтому ГОСТ 356–68предусматривает разделение деталей на одиннадцать характерных групп, каждая изкоторых имеет свою градацию температур в соответствии с изменениями механическихсвойств данных деталей при повышении температуры. Рассмотрим пример применениятабл. 1.1 и 1.2. Допустим, требуется изготовить задвижку из хромомолибденовойстали марки 20ХМЛ, работающую при Рр= 10 Мпа и tр -= 500° С. По табл. 1.1устанавливаем, что для стали 20ХМЛ температура tр = 500° С соответствуеттемпературной ступени 5, а по табл. 1.2 определяем, что для температурнойступени 5 давлению Рр = 10 Мпа соответствует Ру = 16 Мпа. Это означает (см.табл. 1.1 и 1.2), что задвижка, изготовленная для заданных условий, может бытьиспользована для давлений от Рр=16 Мпа при t
Для чугунной арматурыпредусмотрено шесть температурных ступеней (см. табл. 1.3). Для арматуры избронзы и латуни предусмотрены три температурные ступени (табл. 1.4), причем длядавлений Ру > 4 Мпа допускается рабочая температура tр
При использованиитабл. 1.1-1.4 определение рабочих давлений для промежуточных значенийтемпературы среды осуществляется линейной интерполяцией между 6лижайшимизначениями таблиц. Если условное давление определяется по рабочему итемпературе среды, то превышение рабочею давления допускается не более чем на5% от указанною в таблице для заданной температуры без перехода к высшейступени условного давления. Для материалов, не предусмотренных ГОСТ 356-68,температурные ступени устанавливаются технической документацией, утверждаемой вустановленном порядке. Рабочие параметры арматуры и соединительных частей недолжны выходить для арматуры и соединительных частей за пределы, установленныедля бронзы и латуни (по ГОСТ 356-88) соответствующих материалов правиламиГосгортехнадзора. Температура проводимой среды считается равной наивысшейдлительной температуре без учета допускаемых кратковременных отклонений.
2.2 Условныеобозначения и маркировка арматуры
На корпусе арматурыуказываются условный диаметр прохода и рабочее давление, а также условныйиндекс, обозначающий тип арматуры и ее основные данные. Обозначения выполняютсялибо путем отшивки выпуклых знаков, либо клеймением. Применение системыиндексов обеспечивает возможность правильного выбора арматуры, использование еепо назначению и повышает возможность контроля арматуры при монтаже. Системаиндексов облегчает решение организационных вопросов на производстве. Эта задачапока еще не решена удовлетворительно, так как существует параллельно несколькосистем обозначений. Наибольшее распространение получила система ЦКБА(Центральное конструкторское бюро арматуростроения), содержащая цифровой ибуквенный код основных данных арматуры. Эта система описана ниже. Наряду с нейпользуются кодом, полученным путем сокращения названия изделия, например крантрехходовой стальной. Отдельные конструкции обозначаются только номеромчертежа, по которому они изготовляются. Иногда в обозначение вводится буква,указывающая завод-изготовитель арматуры. В настоящее время разрабатываетсяобщесоюзная единая система классификации арматуры.
По системе обозначенияЦКБА индекс изделия включает пять элементов, расположенных последовательно:
1) тип арматуры;
2) материал корпуса;
3) привод; дляобозначения привода используются однозначные числа (первая цифра трехзначногочисла индекса; при отсутствии привода в индексе стоит не трехзначное, адвухзначное число);
4) конструкция покаталогу ЦКБА (цифровое обозначение);
5) материалуплотнительных колец; при отсутствии вставных или наплавленных уплотнительныхколец, когда уплотнительные поверхности образуются непосредственно материаломкорпуса, в индексе проставляется обозначение «бк» (без колец). В случаеприменения внутренних покрытий обозначение материала покрытия объединяется собозначением материала уплотнительных колец. Например индекс 30ч925бробозначает задвижку (30) чугунную (ч) с электроприводом (9) конструкции,обозначенной порядковым номером 25 по каталогу ЦКБА. с уплотнительными кольцамииз латуни (бр). При отсутствии привода индекс изделия состоит из четырехэлементов.
Для арматуры сэлектроприводами во взрывозащищенном исполнении в конце условного обозначениядобавляют букву Б (например, ЗОч906брБ), а в тропическом исполнении — букву Т(например, ЗОч906брТ). Буквы Б и Т указывают при заказе.
В отдельных случаяхпосле букв, обозначающих материал уплотнительных поверхностей, добавляют цифру,которая обозначает вариант исполнения данного изделия, а также указывает, чтооно изготовлено из другого материала.
Условное обозначениеарматуры, предназначенной для нефтеперерабатывающей и нефтехимическойпромышленности, состоит из букв и цифр. Буквы обозначают тип арматуры, цифры забуквами – параметры изделия, например ЗКЛ2-200-16 – задвижка клиновая литая,второй модификации с условным проходом 200 мм на условное давление 1,6 МПа или ЮТ-160 – клапан питательный на условное давление 16 МПа. Изделий, не имеющие условногообозначения, обозначаются номером чертежа.