Расчет и монтаж компрессора марки 205 ГП 40/3,5 (стр. 3 из 3)
Рисунок 1 – Последовательность затяжки шпилек
Через 2 часа после затяжки шпилек их дополнительная подтяжка с обеспечением одинакового условия на каждой шпильке. Подтяжка шпилек во время работы под нагрузкой во время проведения гидравлических испытаний не допускается. Спирально-навитые прокладки рекомендуется сжимать до толщины на 25-30% меньше первоначальной. Прокладки толщиной 3,2 мм должны быть сжаты до 2,2-2,5 мм, толщиной 4,5 мм – до 3-3,4 мм. Затяжка шпилек производить в 3-4 раза приёма с проверкой зазора между фланцами щупом. Отвертывание гаек при разборке фланцевых соединений производится также равномерно в 3-4 приема и в последовательности схематически представленной на эскизе. При этом производится осмотр фланцев, прокладки и крепежа с целью выявления дефектов. Каждая разборка фланцевого соединения, выявленные дефекты и способы их устранении должны быть зарегистрированы в паспорте аппарата. При монтаже аппарата должны выполняться требования безопасности и требования по снабжению аппарата предохранительным клапаном, приборами КИП и А, указателями уровня, уровнемерами и средствами автоматического контроля и регулирования уровня жидкой фазы согласно настоящей инструкции и технологической документации. По окончании монтажа должно быть составлено удостоверение о качестве монтажа, подписанное руководителями монтажной организации и организации владельца аппарата, и скреплено печатями этих организаций. Содержание удостоверения о качестве монтажа должно соответствовать "Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. Перед монтажом аппарат должен быть проверен на герметичность в соответствии с "Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением", ГОСТ 26291 - 94. Выверка положения аппарата в пространстве (горизонтальность, вертикальность, уклон) должна производиться с помощью регулировочных устройств или подкладных листов. Установка аппаратов на фундамент должна осуществляться при минимальном выпуске регулировочных винтов. Обвязка аппарата технологическими трубопроводами должен исключать передачу нагрузок на штуцера аппарата. Аппараты подлежат теплоизоляции из условий: теплопотерь требований техники безопасности, предотвращения конденсации влаги. Толщина и тип теплоизоляции должны приниматься согласно требованиям технической документации проектной организации, осуществляющей привязку аппарата. Теплоизоляция должна выполняться специализированной организацией в соответствии с утвержденным проектом работ после завершения гидравлических и других испытаний аппарата.
3. Расчётная часть
3.1 Расчёт компрессора
3.1.1 Расчёт цилиндра
3.1.1.1 Задача расчёта
Задачей расчёта является проверка прочности стенки втулки цилиндра от действия внутреннего избыточного давления и веса поршня и штока.
Расчёт произведён в соответствии с [1].
3.1.1.2 Данные для расчёта
Внутренний диаметр втулки 400 мм
Наружный диаметр втулки 425 мм
Материал втулки СЧ 24
Давление внутреннее 0,02 МПа
Масса штока 14,45 кг
Длина втулки 300 мм
Рисунок 1 – Расчётная схема цилиндра компрессора
3.1.1.3 Проверка прочности втулки цилиндра от действия внутреннего избыточного давления
При расчёте «мокрых» втулок на давление газа, давление в охлаждающей рубашке не учитывается и втулка рассчитывается как труба, нагруженная внутренним p1.
p1 = pн (1)
Где давление pн нагнетания pн =1,5МПа;
Нормальное радиальное напряжение во втулке рассчитывается по формуле:
уr=- p1 (2)
уr = -0,2 МПа
Нормальное касательное напряжение во втулке рассчитывается по формуле
уt = p1*( б+1)/( б-1), Мпа;(3)
Где α –коэффициент линейного расширения, 1/град;
б=(r2/r1)2>1; (4)
Где r1 - внутренний радиус втулки;
r2 - наружный радиус втулки;
б=(212,5/200)2=1,12;
уt = 0,2*((1,12+1)/(1,12-1))= 3,53 Мпа
Эквивалентные напряжения определяются без учёта температурных напряжений, также с учетом их.
Эквивалентные напряжения в опасных точках вычисляем по теории предельных напряжений состояния О.Мара по формуле:
σэкв = σ1 - υ * σtсум, Мпа (5)
Где σ1 - наибольшее по алгебраической величине напряжений, σt и σr
σ1 – наименьшее по алгебраической величине из напряжений, σt и σr;
С учётом температурных напряжений вместо σt берём σtсум,
Где - σtсум = σt + σt0;
Где - σt0 = -7,65*∆t*А$
σt0 – для втулки из чугуна;
∆t – разность температур на внутренней и наружной поверхности втулки;
А – величина находимая по графику в зависимости от значения k;
k – отношение внутреннего радиуса к наружному;
k = r1/r2 = 200/212,5=0,94;
σt0 = -7,65*68*1,02=-53МПа;
σtсум= 3,53+(-53)=-49,47 МПа;
Где V– коэффициент характеризующий различие сопротивления материала при растяжении и сжатии. Для серых и модифицированных чугунов V=VВ≈0,3;
σэкв = -0,2-0,3*(-49,47) = 14,6 МПа;
Величина расчётная эквивалентных напряжений (с учётом температурных напряжений и без них) не должна превышать допускаемые, т.е. σэкв ≤ [σ] экв
Для «мокрых» втулок [σ] экв = 30-50 МПа
σэкв = [σ] экв
14,6 МПа < 20-30МПа
Условие прочности выполняется
3.1.1.4 Проверка прочности втулки цилиндра от действия веса поршня и штока
Удлинённые втулки цилиндров проверяют на изгиб от нормальной силы N приложенной в середине втулки и рассчитывается по формуле:
N = Gпорш + 0.5*Gшток, кг; (6)
Где Gпорш – вес поршня;
Gшток - вес штока.
N=59,5 + 0,5*12,7 = 65,85 кг;
σu = M/W = 10*((N * l * (L - 1)*d1)/(L*d14 * d24))=5*(( N * l * d1)/( d14 * d24))≤ [σ]u, МПа (7)
где d1 – внутренний диаметр втулки;
d2 – наружный диаметр втулки;
L – длина втулки
σu = 5* ((65,85*450*220)/(244-224)) = 16,3 МПа;
Для чугунных втулок [σ]u = 20 ÷ 30 МПа;
σu < [σ]u
16.3 МПа < 30 МПа
Условие выполняется
Расчётная схема цилиндра компрессора
Продольный разрез компрессора 205 ГПД-22
1 – цилиндр,
2 – поршень,
3 – коробка сальниковая,
4 – крейцкопф,
5 – шатун в сборе,
6 – рама – картер,
7 – вал коленчатый.