Курсовая работа (т): Запорная задвижка Ду400

Запорная задвижка Ду400

Министерство образования и науки РФ

ФГАОУ ВПО «Уральский Федеральный университет» «Уральский Энергетический институт»

Кафедра «Турбины и двигатели»

Курсовой проект

Запорная задвижка Ду400

ЗАДАНИЕ

Спроектировать для трубопроводной системы запорную задвижку с приводной головкой с цилиндрическим зубчатым редуктором для условий:

Условный проход Dу=400 мм

Рабочая среда вода

Рабочее давление Рраб=6,5 МПа

Температура среды t=180oC

Время полного закрытия t=12 сек

Строительная длина L=840 мм

Способ присоединения задвижки к трубопроводу - сваркой. Предусмотреть возможность ручного управления задвижкой.

Выполнить чертежи:

1. Сборочный чертеж задвижки (формат А1)

2. Рабочий чертеж корпуса (формат А2)

3. Рабочий чертеж зубчатого колеса (формат А3)

4. Рабочий чертеж шпинделя задвижки (формат А3) в AutoCAD

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КЛИНОВОЙ ЗАДВИЖКИ

.1 Конструирование затвора

.2 Конструирование шпинделя

.3 Конструирование сальникового уплотнения

.4 Силовой расчет затвора

.5 Конструирование корпуса, крышки и стойки задвижки

. РАСЧЕТ ПРИВОДНОЙ ГОЛОВКИ

.1 Подбор электродвигателя

.2 Расчет зубчатой передачи

.3 Подбор маховика для ручного управления

. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ЗАДВИЖКИ

.1 Проверка прочности корпуса и крышки

3.2 Расчет фланцевого соединения

.3 Расчет стоек

.4 Расчет шпинделя

.5 Расчет крышки сальника

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

Запорная задвижка является частью запорной трубопроводной арматуры и служит для включения и отключения потока среды (жидкость, газ, пар). Преимущество задвижек перед другой запорной арматурой (вентили, краны) реализуется в качестве минимального гидравлического сопротивления, что делает их незаменимыми для трубопроводов, через которые постоянно движется поток среды с высокой скоростью.

Трубопроводная арматура выбирается по значению условного давления и по диаметру условного прохода. По схеме управления арматура может быть с ручным или дистанционным управлением. По конструкции различают арматуру с фланцевыми крышками и безфланцевую с самоуплотняющимся соединением корпуса с крышкой.

Задвижки выпускаются на условные проходы Dу=100¸600 мм. Запорный орган задвижек выполняется в виде клинового затвора с двумя самоустанавливающимися дисками (тарелками) и двух седел, вваренных в тело корпуса.

Подьем и опускание задвижки осуществляется с помощью невращаемого шпинделя установленного в ходовую гайку. Соединение ходовой гайки с маховиком или валом двигателя осуществляется через редуктор

В проектируемой задвижке шпиндель является выдвижным и имеет только поступательное движение. В этом случае управление затвором осуществляется путем вращением ходовой гайки, связанной с шестерней привода. Управление может осуществляться как ручным способом так и при помощи электро-, пневмо-, гидропривода

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КЛИНОВОЙ ЗАДВИЖКИ

.1 Конструирование затвора

Уплотняющие кольца клиновых задвижек расположены под углом и образуют клин. Обычно при температуре рабочей среды  применяют клинья с уклоном 1:12 (). Клин затвора выбирается с самоустанавливающимися тарелками см. рис.1.1. Толщину тарелки  можно определить по формуле:

где - допускаемое напряжение материала тарелок, МПа;

- рабочее давление среды, МПа;

- условный проход, мм;

- толщина тарелки, мм.

Конструкция затвора и рекомендации к назначению размеров

Рис. 1.1

1 - тарелкодержатель; 2 - тарелка правая; 3 - распорное кольцо; 4 - штифт распорного кольца; 5 - регулирующая прокладка; 6 - компенсирующая прокладка; 7 - штифт, фиксирующий тарелки; 8 - пружина; 9 - наплавка; 10 - тарелка левая:

Принимаем по ГОСТ 6636-69:

Для определения допускаемых напряжений назначается материал тарелок:

Материал тарелки задвижки: 25Х1МФ с наплавкой ЦН-6.

Допускаемые напряжения определяются по формуле:

, МПа,

где - предел текучести материала при рабочей температуре среды, Мпа.

- коэффициент запаса прочности, = 2.

Проводим линейную интерполяцию табличных данных:

Конструктивно принимаем Sт=28мм.

Конструирование корпуса задвижки и рекомендации к назначению размеров

Рис. 1.2.

Толщина наплавляемых поясов =4 мм для .

Наружный диаметр тарелки и внутренний диаметр наплавленного уплотнительного поясадля:

;

;

;

Размеры взаимного расположения тарелок:

;

;

Конструирование остальных элементов затвора производится на основе рекомендуемых соотношений, представленных на рис.1.1.

.2 Конструирование шпинделя

Диаметр шпинделя  определяется с точки зрения отсутствия потери его устойчивости при закрывании.

,

где - ход не вращаемого шпинделя (определяется из условия, что клин затвора должен полностью освобождать проходное сечение для среды),

;

;

Выбираем ближайшую трапецеидальную резьбу и уточняем диаметр шпинделя по ГОСТ 9484-60:

,

- средний диаметр резьбы, ,

- угол подъема винтовой линии, ,

S - шаг резьбы, S=10мм.

1.3 Конструирование сальникового уплотнения

Узел сальникового уплотнения в конструкциях современной энергетической арматуры имеет вид представленный на рис. 1.3.

Узел сальникового уплотнения

Рис. 1.3.

1 - шпиндель; 2 - нажимная планка; 3 - грундбукса; 4 - набивка сальниковая; 5 - болт откидной с гайкой и шайбой; 6 - ось откидного болта; 7 - втулка.

Геометрические размеры сальникового уплотнения:

,

где - толщина сальникового уплотнения,

.

Выбор сальниковой набивки производим по ;

Набивка асбестовая проклеенная с графитом сквозного плетения, квадратная  (Г1).

Высоту сальниковой набивки выбираем в зависимости от давления рабочей среды:

;

Диаметр сальниковой камеры:

.

Высота калиброванной части грундбуксы:

, принимаем по [1] hг=36.

Силовые факторы:

Необходимое усилие затяжки сальника:

,

где  и - в мм; - коэффициент, зависящий от рабочего давления  и размеров сальниковой набивки             (табл.2.8.)

,

,

где - сила трения между выдвижным шпинделем и сальниковой набивкой,

- коэффициент, зависящий от коэффициента трения и геометрических размеров сальника

.

В узле сальникового уплотнения используются два откидных болта, которые должны обеспечить усилие затяжки сальника. Болты несут статическую нагрузку растяжением.

,

где - внутренний диаметр резьбы,

- усилие затяжки сальника, Н;

,

где - допустимые напряжения, МПа;

- предел текучести материала болта, МПа;

- коэффициент запаса прочности болта

; .

Материал болта (Крепеж)- Сталь 25Х1МФ

Проводим линейную интерполяцию табличных данных:

Расчетное значение  уточняем по ГОСТ 14724-69:

Принимаем откидной болт М20.

1.4 Силовой расчет затвора

Определение типа уплотнения

Рассмотрим условие, при котором создается плотное перекрытие среды задвижкой.

Для этого необходимо сопоставить величины давления среды  на диск тарелки затвора и удельного давления на уплотняющих кольцах седла задвижки, необходимого для обеспечения плотности .

, Н;

, Н;

где b - ширина уплотняющих колец:

,

- средний диаметр уплотняющей поверхности колец

.

МПа,

где - необходимое удельное давление на уплотняющих кольцах, МПа,

С - коэффициент зависящий от материала уплотнительных колец, для стали и твердых сплавов С=35.

Н;

Н;

 ≤ - одностороннее самоуплотнение.

Определение веса клина затвора

Одним из суммарных усилий, действующих на клин затвора, является сила собственного веса клина затвора:

, Н

где - сила собственного веса, g = 9,81 ,

- плотность материала тарелки (в расчете принимается 7800 ),

- размеры тарелки, м

Н.

Расчет усилий для перемещения клина и максимального усилия вдоль шпинделя.

Наибольшие усилия, необходимые для перемещения клина в клиновой задвижке при угле клина , определяются по формулам представленным в таб.2.9 при одностороннем уплотнении с поджатием.

где - наибольшее усилие на шпинделе в конечный момент закрывания,

- наибольшее усилие на шпинделе в начальный момент открывания,

- сила трения шпинделя в сальниковом уплотнении,