DANE :

• nominalna średnica zasuwy D_o = 65 mm

• obliczeniowe ciśnienie czynnika P_o = 0,6 MPa

• czynnik : woda

• kąt pochylenia klina α = 2^°52^′ = 2,87^°

OBLICZENIA :

Średnia średnica pierścienia

• szerokość pierścienia b = 10 mm

Materiał pierścieni : brąz . Nacisk dopuszczalny

Nacisk jednostkowy wymagany dla zachowania szczelności

Pole powierzchni styku pierścienia

Warunek szczelności wymaga siły nacisku na powierzchni pierścienia

Pole powierzchni działania ciśnienia na tarczę

Parcie czynnika na tarczę

Nacisk na pierścień od strony wylotu

= 8949 +2650 =11599 N

Wymagana siła we wrzecionie

Dla zachowania pewnej rezerwy do dalszych obliczeń przyjmujemy F_w = 5000 N

POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA TECHNOLOGII

INŻYNIERIA ŚRODOWISKA GRZEWCZEJ I WENTYLACYJNEJ

ROK AKAD. 1998 / 99

SEMESTR V

PROJEKT Z PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN

TEMAT : ZASUWA KLINOWO KOŁNIERZOWA

WYKONAŁA :

MAGDALENA STĘPIEŃ

Daje to największy nacisk na powierzchni pierścieni

Siła we wrzecionie potrzebna do otwarcia zasuwy

GRUBOŚĆ TARCZY

Zakładamy materiał tarczy : żeliwo ZL 250 o wytrzymałości doraźnej na zginanie

R_g = 400 MPa

Zakładamy współczynnik bezpieczeństwa x = 5. Naprężenie dopuszczalne na zginanie

k_g = 80 MPa

Obliczam grubość tarczy

Przyjmujemy g = 5 mm

WRZECIONO

Zakładamy materiał wrzeciona : STAL 45, granica plastyczności dla tej stali wynosi

R_e = 340 MPa

Współczynnik bezpieczeństwa względem granicy plastyczności x = 3

Obliczam naprężenia dopuszczalne

Wymagane pole przekroju rdzenia śruby

Wymagana średnica rdzenia śruby

Przyjmuję gwint trapezowy Tr 12 × 3 o średnicy rdzenia d₁ = 8,5 mm

DŁAWNICA

Szerokość komory

Przyjmuję s = 6 mm

Średnica zewnętrzna komory

Długość całkowita komory

Przyjmuję H_d = 37 mm

Zakres regulacji ( skok pokrywy dławnicy )

Przyjmuję h_d = 20 mm

POKRYWA I ŚRUBY DŁAWNICY

Przyjmujemy materiał szczeliwa : sznur bawełniany natłuszczany .

Wymagany nacisk na szczeliwo :

p_D = 2,5 × p_o =2,5 × 0,6 = 1,5 MPa

Całkowity wymagany nacisk pokrywy dławnicy na szczeliwo

Przyjmujemy materiał śrub : STAL 5 , R_e = 280 MPa . Zakładamy współczynnik bezpieczeństwa x = 3

Naprężenie dopuszczalne k_r = R_e / x = 280 /3 = 93 MPa

Wymagane pole przekroju dwóch śrub

Średnice rdzenia śrub

Przyjmuję dwie śruby M 10 o średnicy rdzenia d = 8,376 mm

Obciążenie przekroju A - A

Przyjmuję materiał pokrywy : ZL 250 o wytrzymałości na zginanie R_g = 300 MPa . Dopuszczalne naprężenie na

zginanie k_g = R_g / x = 300 / 4 = 75 MPa

Warunek wytrzymałości na zginanie

stąd

Przyjmuję grubość g = 6 mm

Sprawdzam wytrzymałość pokrywy w przekroju B - B

NAKRĘTKA

Przyjmuję materiał : mosiądz . Naprężenie dopuszczalne na docisk k_d = 12 MPa

Wymagane pole powierzchni zwojów pracujących na docisk

Wymagana wysokość nakrętki (dla Tr 12 × 3 skok gwintu h = 3 mm )

Przyjmuję H_N = 12 mm

WRZECIONO

Przyjmuję długość konstrukcyjną wrzeciona podlegającą wyboczeniu L = 180 mm

Promień bezwładności

Długość wyboczeniowa

α = 1 ( oba końce oparte przegubowo )

Smukłość wrzeciona

=

Stosuję wzór Tetmajera - obliczam naprężenia krytyczne

Rzeczywiste naprężenie ściskające

Współczynnik bezpieczeństwa na wyboczenie

Obliczam moment skręcający wymagany dla zamknięcia zaworu . Średnia średnica powierzchni czynnej (dla gwintu Tr 12 × 3
średnica otworu w nakrętce D₁ = 9 mm )

Kąt wzniosu linii śrubowej gwintu

Zakładamy współczynnik tarcia dla nakrętki z brązu μ = 0,15 , kąt tarcia ρ = arc tg μ = 8^°32^′

Moment skręcający w gwincie

Po uwzględnieniu tarcia wrzeciona w dławnicy i w grzybku moment na kółku

gdzie β = 1,0 dla ciśnienia p_o = 0,6 MPa

Z wykresu dobieram średnicę D_k = 100 mm dla momentu M_k = 4893,75 Nmm

Zakładamy osadzenie kółka na wrzecionie na czworobocznym czopie .

Obliczam wymiar boku czopa

Wskaźnik wytrzymałości kwadratu na skręcanie

Naprężenia skręcające

Współczynnik bezpieczeństwa czopa na skręcanie

Długość czopa l_k dobieram z warunku wytrzymałości połączenia na docisk

Przyjmuję naprężenie dopuszczalne k_d = 60 MPa

Przyjmuję l_k = 6,00 mm

POKRYWA

D_W = 80 mm

b = 20 mm

D_śr = 100 mm

Materiał uszczelki : paronit

Pole powierzchni uszczelki

Wymagany nacisk jednostkowy na uszczelce a = 5

Wymagany nacisk na uszczelkę

Pole powierzchni pokrywy , na którą działa ciśnienie czynnika

Siła nacisku czynnika

Obciążenie całkowite śrub

Zakładamy z = 6 śrub . Obciążenie jednej śruby

Przyjmuję materiał śrub : STAL St 45 , współczynnik bezpieczeństwa x = 2 , R_e = 280

Naprężenie dopuszczalne dla materiału śrub

Wymagane pole przekroju śrub

Wymagana średnica rdzenia śrub

Przyjmuję śruby M 10 o średnicy rdzenia d₁ = 8,376 mm

POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA TECHNOLOGII

INŻYNIERIA ŚRODOWISKA GRZEWCZEJ I WENTYLACYJNEJ

ROK AKAD. 1998 / 99

SEMESTR V

PROJEKT Z PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN

TEMAT : ZAPROJEKTOWAĆ ZASUWĘ KLINOWO KOŁNIERZOWĄ

WYKONAŁA :

MAGDALENA STĘPIEŃ