Bartosz Gnich 79707

IV rok 8 Semestr

Wydział Mechaniczno-Energetyczny

PROJEKT - USZCZELNIENIA CZOŁOWE

1. Dane:

• ciśnienie czynnika : p_rob= 1,2 MPa,

• prędkość : η= 1500 obr/min,

• średnica wrzeciona : d=30 mm,

• temperatura czynnika : T=390 K,

• medium-woda gorąca : pH 7.

2. Obliczenie prędkości kątowej:

w = 2πη/60 = 157 s^-1

3. Obliczenie prędkości obwodowej:

v = wd/2 = 2,355 m/s

4. Obliczenie iloczynu pV:

pV ⊆ (pV)_dop (pV)_dop = 20 Mpa•m/s

pV = p_robv = 2,862 Mpa•m/s

Warunek został spełniony.

5. Dobór typu uszczelnienia:

Dobieram uszczelnienie typu US (z katalogu firmy ANGA), o następujących parametrach pracy:

• ciśnienie : p ⊆ 1,25 MPa,

• temperatura : t = 200 °C,

• prędkość : v = 20 m/s,

• współczynnik pV = 20 Mpa•m/s.

Wymiary uszczelnienia:

d₁ = 30 mm, d₂ = 44 mm, d₃ = 46 mm, d₅ = 35 mm, d₆ = 39 mm, d₇ = 45 mm, d₈ = 3 mm,

L₃ = 31 mm, L₄ = 11,5 mm, L₅ = 2 mm, L₆ = 5 mm.

6. Obliczenie nacisku jednostkowego:

Przyjęto: D₁ = 46 mm, D₂ = 44 mm, D₃ = 30 mm.

S₁ = 0,25π(D₁² - D₃²) = 9,6•10^-4 m²

S₂ = 0,25π(D₂² - D₃²) = 8,1•10^-4 m²

S₃ = 0,25π(D₁² - D₂²) = 1,4•10^-4 m²

k = (S₁ - S₃)/S₂ = 1,001

Ponieważ k jest większe od 1, uszczelnienie jest nie odciążone (nacisk jednostkowy wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia roboczego). Ze względu na ciśnienie robocze większe od 1 MPa, należy stosować uszczelnienie odciążone (nacisk jednostkowy wywołany jest zarówno sprężyną jak i wzrostem ciśnienia roboczego).

7. Obliczenia sprężyny:

1. siła działająca na sprężynę:

F = p_mS₁ = 192 N p_m. = 0,2 MPa - obciążenie montażowe

2. średnica drutu sprężyny:

d = [(8Fkδ)/(πk_s)]^1/2 = 0,0031 m. δ = 7 - współczynnik kształtu sprężyny

k_s = 430 MPa (dla stali 50 Hg)

Przyjmuję średnicę d = 0,0035 m. k = [(4δ - 1)/(4δ - 4)] + [0,615/δ] = 1,21

k - współczynnik poprawkowy

3. średnia średnica sprężyny:

D = δd = 0,022 m.

4. strzałka ugięcia:

f = (f_rF)/(F - F_p) = 0,00676 m. F_p = 50 N - wstępne napięcie montażowe

f_r = 5 - ugięcie robocze sprężyny

5. ugięcie jednego zwoja:

f₁ = f(F_p/F) = 0,00174 m.

6. czynna liczba zwojów:

z = f/f₁ =3,89

Przyjmuję z = 4 zwoje czynne.

7. całkowita liczba zwojów:

z_c = z + 2 = 6

8. luzy między zwojami:

e = 0,15d = 0,000525 m.

9. prześwit między zwojami:

a = f₁ + e = 0,002265 m.

10. długość sprężyny w stanie swobodnym:

L₀ = z_c(a + d)+d = 0,03809 m.

11. długość sprężyny w stanie obciążenia:

L_k = 2c(e + d)+d = 0,0357 m

---