Опоры трубопроводов

Опоры делят на свободные и неподвижные. Свободные опоры воспринимают вес трубопровода с тепловой изоляцией, теплоносителем и позволяют трубопроводу свободно перемещаться.

Неподвижные опоры воспринимают усилия внутреннего давления, реакцию компенсаторов и свободных опор. Они фиксируют положение трубопроводов.

Рисунок 53 – Эпюра усилия неподвижной опоры

Удельная нагрузка q в= - q в – вес трубопровода с изоляцией и снеговым покрытием на 1 м трубы. qг – горизонтальная составляющая (ветровое усилие). k – аэродинамический коэффициент (1.4…1.6). Wв, r в – скорость и плотность воздуха. dH – диаметр тепловой изоляции.

Расстояние между свободными опорами определяется либо по допустимым напряжениям на изгиб, либо по допустимой стреле прогиба y. Максимальный изгибающий момент на опоре есть

.

Стрела прогиба трубопровода определяется по формуле

, где EJ - жёсткость трубы; E - модуль Юнга; J - момент инерции.

, где W - полярный момент сопротивления трубы. Отсюда

- расстояние между опорами.

Свободные опоры могут быть скользящими, роликовыми и катковыми.

1-тепловая изоляция; 2-опорный полуцилиндр; 3-скоба; 4-бетонный камень. Рисунок 54- Скользящая опора

Реакция на скользящей опоре определяется как N = Q b μ, Qb =1.5 qbl где μ – коэффициент трения скольжения; Qb - вертикальное усилие на опоре. Коэффициент 1.5 учитывает возможность провисания одной из опор. Скользящие опоры применяются для трубопроводов с диаметром меньше 400 мм.

Рисунок 55 - Роликовая опора

Горизонтальная реакция на роликовой опоре рассчитывается из условия равенства силовых моментов. , откуда

где S – коэффициент трения качения; m – коэффициент трения скольжения на поверхности цапфы; r – радиус цапфы; R – радиус ролика. Роликовые опоры применяются на трубопроводах среднего диаметра.

Рисунок 56 - Катковая опора

Величина горизонтальной реакции определяется по формуле

,

где S ₁ – коэффициент трения качения при перемещении катка по опорной поверхности; S ₂ – коэффициент трения качения при перемещении стальной поверхности трубопровода по поверхности катка.

Катковые опоры применяются на трубопроводах большого диаметра.

Из всех свободных опор наименьшее значение горизонтальной реакции имеют роликовые опоры.

В ряде случаев применяются также подвесные опоры.

1) 2)

Рисунок 57 - Подвесные опоры

1. Простая; 2. Пружинная

Неподвижные опоры воспринимают реакцию внутреннего давления, свободных опор и компенсатора.

Результирующее усилие, действующее на неподвижную опору, может быть представлено в виде

,

где a – коэффициент, зависящий от направления действия осевых усилий внутреннего давления с обоих сторон опоры. Если опора разгружена от усилия внутреннего давления, то a =0, иначе a =1; p – внутреннее давление в трубопроводе; F в – площадь внутреннего сечения трубопровода; m – коэффициент трения на свободных опорах; Dl – разность длин участков трубопровода с обеих сторон неподвижной опоры; DS – разность сил трения осевых скользящих компенсаторов или сил упругости гибких компенсаторов с обоих сторон неподвижной опоры.

Рисунок 58- Схемы расположения опор

Схема 1. С обоих сторон неподвижной опоры А расположены сальниковые компенсаторы. Торцевые сечения участков трубопровода с обеих сторон опоры А открыты. Осевое усилие внутреннего давления не передается (а =0).

Схема 2. С обоих сторон опоры А расположены участки с естественной компенсацией. Торцевые сечения участка закрыты отводами с обоих сторон опоры А. Усилия внутреннего давления передаются, но они противоположны и равны (а =0).

Схема 3. На трубопроводе установлена задвижка. При ее закрытии с обеих сторон может установиться разное давление. Появится осевое усилие ((а =1).

Схема 4. С одной стороны – сальниковый компенсатор, с другой – гнутый (упругий) компенсатор. Осевое усилие внутреннего давления направлено от неподвижной опоры в сторону упругого компенсатора.