Практическая работа № 11

Тема: Расчет запорных устройств фонтанной арматуры

Цель работы:

формирование умений производить выбор запорного устройства фонтанной арматуры;

определять необходимый момент для открывания и закрывания запорного устройства.

Общие сведения

Запорные устройства фонтанной арматуры изготавливаются трех типов:

- пробковые краны со смазкой по ТУ 26-14-24-77;

- задвижки прямоточные со смазкой типа ЗМ и ЗМС с однопластинчатым шибером по ТУ 26-16-45-77;

- задвижки прямоточные со смазкой ЗМАД с двухпластинчатым шибером по ТУ 26-02-728-76 «Оборудование устья нефтяных и газовых скважин на рабочее давление 70 МПа».

Задание

1. Выбрать тип запорного устройства фонтанной арматуры, представить его графическое изображение и объяснить принцип действия.

2. Определить момент необходимый для открывания и закрывания задвижки или крана.

Исходные данные из практической работы № 10.

Методика расчета пробковых кранов

Наибольшее усилие среды, действующее на пробку крана:

Q_ср = р · F_упл

где р – рабочее давление.

Площадь уплотнительной поверхности:

F_упл» Dк · Н,

где Н – высота рабочей части пробки,

Dк – средний диаметр пробки крана.

Если D₁ – максимальный, а D₂ – минимальный диаметр пробки в уплотнении, то

Dк» 0,5 (D₁ + D₂).

Усилие среды прижимает пробку к корпусу и создает силу трения:

Т_к = f_к · Qср,

где f_к - коэффициент трения пробки о корпус, равный 0,1.

Момент необходимый для поворота пробки крана:

М_к = М_п + М_с ,

здесь М_п – момент трения пробки в корпусе:

М_п = 0,5Т_к Dк = 0,5 f_к · Qср Dк.

Момент трения в сальнике М_с может быть определен по формуле

М_с = 0,5 р p d²_c h_м m

где h_м – высота манжеты;

m - коэффициент трения манжеты о шпиндель, m» (0,05 + 0,08).

Методика расчета прямоточных задвижек

Если уплотняемая среда находится слева, то левый шибер не нагружен, усилие Q₁ на шпиндель передается лишь через правый шибер. С учетом выталкивающей силы Р_о усилие на штоке задвижки будет:

Q_{1 =} Q_ср f + Р_о

где f – коэффициент трения, равный 0,1;

Q_ср = 0,25 p D_к² р;

Р_о = 0,25 p р d_с²

где D_к – средний диаметр уплотнения шибера задвижки:

D_к = 0,5(D_в + D_н),

где D_в – диаметр уплотнения внутренний,

D_н – диаметр уплотнения наружный,

d_с – диаметр шпинделя.

Момент для открывания и закрывания задвижки определяют как сумму:

М_кр = М₁ + М₂ + М₃

где М₁ – момент трения в резьбе гайки:

М₁ = 0,5 Q₁ d_ср tg (a + r)

где d_ср – средний диаметр резьбы;

r - угол трения в резьбе, равный arctg f₁;

f₁ -коэффициент трения в резьбе, f₁ » 0,15;

a - угол подъема резьбы, a = arctg (в/p d_ср), (в – шаг резьбы);

М₂ » 0;

М₃ – момент трения в сальнике.

Для манжетного сальника, независимо от числа манжет:

М₃ = 0,5 p р d_с² h_м m

где h_м – высота манжеты;

m - коэффициент трения манжеты о шпиндель, m» (0,05 + 0,08).

Контрольные вопросы

1. Виды запорных устройств фонтанной арматуры.

2. Область применения различных видов запорных устройств.

3. Главные технические характеристики запорных устройств.

4. Размерный ряд запорных устройств по максимальному рабочему давлению.

5. В каких случаях в прямоточных задвижках применяется разгрузочный шток?

6. Чем определяется величина крутящего момента на открытие-закрытие запорного устройства?