Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Измерение деформаций в экспериментах осуществлялось тент зорезисторами, устанавливаемыми в трех дублирующих друг друга сечениях на внутренней, наружной и торцевой поверхностях исследуемой детали. Относительная погрешность эксперимента существенно зависит как от абсолютной величины деформаций е, так и от величины внутреннего давления. Так, при измерении деформации тензорезисторами, на которые не действует давление, погрешность меняется от 10 % при е<100- 10~5 до 3 % при є>100'10~5. В случае, когда датчик подвергается действию внутреннего давления, при больших деформациях е^50-10~5 погрешность в измерении деформации находится в тех же пределах, что и погрешность в измерении деформаций в отсутствие давления. В экспериментах, проведенных на натурных моделях и промышленных сосудах высокого давления, величины деформации при давлении порядка 100 МПа и выше, как правило, больше 50- IO-5.
Результаты исследований позволили оценить расчетные методики и дать практические рекомендации по конструированию сосудов гидротермального синтеза.
В результате выполненных исследований силовых и деформационных зависимостей затвора на различных стадиях нагружения получены расчетные формулы, устанавливающие распределение усилий на каждом участке подъема давления. Экспериментальное изучение распределения усилий в затворной части выполня-
238
і k
J PmP2 dp= J O2Pt dp и oz(k) = рт (k).
k I 20 40 60 80
100 120 140 160 180 р.МПа
—г--1--—
Рис. 75. Силовые диаграммы Pmn=f (Pr) (1, 2, 3) и Рнд—f (Pt) ( 1, 4 — затяжка 190.10* Н; 2. 5 — затяжка 375-IO4 Н; 3, S — затяжка 650-10« H
f (Pr) (4, 5. 6).
лось на промышленных сосудах емкостью 190 и 1500 л. Усилия в шпильках М145 получены по замерам деформаций в них для различных случаев затяжки и жесткости соединения при подъеме давления до 200 МПа. На рис. 75 по опытным величинам и расчетным данным построены силовые диаграммы осевого усилия на шпильки Ршд от осевого усилия давления среды Pr для сосуда емкостью 190 л, уплотняемого обтюратором № 5 (табл. 18). Там же на основе полученных аналитических зависимостей с учетом экспериментально проверенных коэффициентов жесткости соединения построены силовые диаграммы радиального усилия на обтюратор от осевого усилия давления среды.
Начальный участок подъема давления на диаграммах обозначен пунктирными линиями, рабочий участок — сплошными. На диаграммах также указаны коэффициенты жесткости соединения O1 и ал (как тангенсы углов наклона соответствующих прямых) для различных участков подъема давления.
Из полученных аналитических выражений, а также из построенных силовых диаграмм для осевого и радиального направлений (см. рис. 75) видно, что начальный участок подъема дав-
239 Таблица 18
Размеры исследованных обтюраторов
Вместимость сосуда Номер обтюратора h0, CM V см Ь, CM D1, см т, сн
190 і 12 3,2 7,05 41,1 4,4
190 2 12 5 7,05 41,1 3,5
190 3 12 5 6,5 41,1 3,5
190 4 12 5 5,5 43,1 3,5
190 5 12 5 4,5 45,1 3,5
50 6 4,8 1 3,1 11,6 1,9
1500 7 10 4 4,5 55 3
ления характеризуется замедленным ростом осевого усилия на шпильки и соответственно быстрым падением осевого усилия на обтюратор. Характер изменения радиального усилия на обтюратор существенно зависит от условий предварительной затяжки: при свободной затяжке (кривые 4 и 5) радиальное усилие растет с увеличением давления, а при затяжке с упорным буртом (кривая 6)—сначала, до отхода бурта, уменьшается, а затем растет, как и при свободной затяжке. На рабочем участке подъема давления имеет место эффект самоуплотнения при отрицательном значении коэффициента жесткости аг", который зависит от податливости основных деталей, геометрии узла уплотнения и условий трения на уплотнительных поверхностях. С увеличением усилия предварительной затяжки в пределах зазора условия герметичности значительно улучшаются (см. кривые 4 и 5 на рис. 75), а при затяжке в контакте с буртом этот эффект менее ощутим. Выбор оптимальных соотношений между геометрическими размерами обтюратора и характером его затяжки (свободный или в контакте с буртом) определяется величиной рабочего давления и прочностью обтюратора.
Экспериментальное и теоретическое исследование двухконус-ного обтюратора включало в себя изучение влияния геометрических размеров, характера опирания и условий трения на уплотнительных поверхностях, а также внутренней среды на напряженное и деформированное состояние обтюратора. Основной объем исследований выполнен на сосуде емкостью 190 л с диаметром горловины 500 мм на рабочее давление 150 МПа, где было испытано пять типов обтюраторов, отличающихся высотой неопертой части и толщиной. Задачей исследования сосуда емкостью 50 л с диаметром горловииы 156 мм являлась проверка работоспособности затвора при давлениях 250—300 МПа. Кроме того, было определено напряженное и деформированное состояние сосудов емкостью 1500 л с диаметром горловины 600 мм на давление до 120 МПа. В табл. 18 приведены размеры всех испытанных обтюраторов. Сечения, в которых производили опытные измерения деформаций, обозначены римскими цифрами на рис. 73 (номера сечений и тензорезисторов совпадают). 240 Расчет и опытное определение напряжений и перемещений обтюраторов были выполнены для случаев затяжки шпилек (в контакте с упорным бурТом крышки и пределах зазора б0), гидравлического испытания и в рабочих условиях. Для случая предварительной затяжки изучены три схемы опирання обтюратора: а—по всей уплотнительной поверхности; б и в — соответственно по наименьшему и наибольшему диаметрам уплотнительной поверхности. В случае действия внутреннего давления рассмотрение схемы в не представляет практического интереса из-за быстрого нарушения герметичности соединения при подъеме давления. Случай опирання по схеме б при действии давления приближается к схеме а, поэтому н рассмотрена только схема опирання по всей уплотнительной поверхности. Из опытных данных было установлено, что перемещения обтюратора у корпуса и крышки неодинаковы. При затяжке это связано с различной деформацией фланца и крышки в радиальном направлении, а при действии внутреннего давления как с различной податливостью фланца и крышки, так и со сложным изменяющимся характером трения уплотнительной поверхности (максимальный перекос торцов обтюратора составлял при затяжке — 0,05 мм, под давлением ~0,1 мм).
