NÁVRH VÝMĚNÍKU TEPLA DLE ČSN EN VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ NÁZEV DIPLOMOVÉ PRÁCE AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV PROCESNÍHO A EKOLOGICKÉHO INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF PROCESS AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING NÁZEV DIPLOMOVÉ PRÁCE TITLE NÁVRH VÝMĚNÍKU TEPLA DLE ČSN EN DESIGN OF HEAT EXCHANGER AFTER ČSN EN DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Bc. Pavl Lošák Ing. Richard Nkvail, Ph.D. BRNO 00

2

3

4 Abrak Diplomová prác j zaměřna na pvnoní výpoč výměníku pla dl ČSN EN Úvodní čá prác znamuj problmaikou návrhů výměníků pla. V dalších čách j uvdn pvnoní výpoč výměníku pla dl ČSN EN 3 445, výldky provdných analýz polu jjich zhodnocním. Součáí příloh jou výupní prookoly z programu San Ambrogio, a výkrová dokumnac. Klíčová lova: pvnoní výpoč, ČSN EN 3 445, zkušbní lak, dovolné napěí, kořpina, válcový plášť, oroérické dno, příruba, hrdlo, ovor, rubkovnic, dlové podpory, MKP analýza, San Ambrogio. Abrac Diploma hi i ucud on rngh calculaion o h ha xchangr according o ČSN EN Inroducory par inroduc problm wih h dign o ha xchangr. In ohr par hr ar a rngh calculaion o h ha xchangr according o ČSN EN 3 445, h rul o h analyi wih hir apprciaion. Annx includd oupu log rom h program San 'Ambrogio, and drawing documnaion. Kyword: rngh calculaion, ČSN EN 3 445, prur, allowabl prur, hll, cylindrical hll, oriphrical nd, nozzl, lang, ubh, addl uppor, FEM analyi, San 'Ambrogio.

5 Bibliograická ciac LOŠÁK, Pavl. Návrh výměníku pla dl ČSN EN Brno , DVD FSI VUT v Brně Úav procního a kologického inžnýrví. Vdoucí prác Ing. Richard Nkvail, Ph.D.

6 Prohlášní o původnoi Tímo prohlašuji, ž přdkládanou diplomovou práci jm vypracoval amoaně, využiím uvdné liraury a podkladů, na základě konzulací a pod vdním vdoucího diplomové prác. V Brně dn Podpi

7 Poděkování Tímo děkuji panu Ing. Richardu Nkvailovi, Ph.D. za cnné připomínky a rady ýkající zpracování diplomové prác.

8 Obah Úvod... 9 Sznámní řšnou problmaikou. [], [5], [6] Druhy norm []...9. Výměníky pla [5] MKP [6] Pvnoní výpoč výměníku pla dl ČSN EN [] Vupní daa Maximální přípuné hodnoy dovolného namáhání lakových čáí Konrola zkušbního laku Skořpiny zaížné vniřním lakm Válcová kořpina Toroérické dno Ploché dno Příruba Ovory v kořpinách, hrdla Hrdlo N, N Hrdlo N5, N Trubkovnic Podmínky použilnoi Konrukční úvahy Výpoč rubkovnic Výpoč rubk Výpoč plášě Sdlové podpěry Ověřní právnoi výpoču programm San'Ambrogio Konrola určiých čáí pomocí MKP Konrola příruby Výpočový modl příruby Výpočové podmínky Zkušbní podmínky Konrola rubkovnic Výpočový modl rubkovnic Výpočové podmínky Zkušbní podmínky Zhodnocní výldků provdných výpočů Zhodnocní výldků provdných analýz Závěr Sznam použiých zdrojů Sznam příloh... 74

9 Úvod Cílm diplomové prác j vypracování pvnoního výpoču výměníku pla dl normy ČSN EN na základě dodaného návrhového výkru. Dl konrukc jdná o rubkový výměník pla pvnými rubkovnicmi. Dál j cílm konrola právnoi pomocí owar San Ambrogio, krý rovněž vychází z éo normy. V případch, kdy výldky výpoču normě nvyhovují, j přioupno k řšní problému pomocí mody končných prvků (dál jn MKP) v programu ANSYS, přičmž jou vypracovány pořbné analýzy a jjich vyhodnocní. Součáí prác j aké vyvořní výkrové dokumnac. Sznámní řšnou problmaikou. [], [5], [6]. Druhy norm [] Výpočy lakových nádob podléhají normám. Každá změ má vé národní normy a lakové nádoby muí plňova požadavky přdpiů změ užival. Tno problém v rámci Evropké Uni odranilo zavdní Evropkých norm. Njrozšířnějšími normami pro výpočy lakových nádob používanými v Čké rpublic jou ČSN , ČSN EN a ASME.. Výměníky pla [5] Výměníky pla jou vícúčlové aparáy na výměnu pla umožňující chlazní, ohřívání, rgnraci pla a čáčně i var, vn. i kondnzaci. Pracovní láky mohou přiom bý buď v jdné nbo i dvou ázích (zn. kapalné a plynné zvlášť nbo kapalina a plyn dohromady). Výměníky dělní na: Trubkové výměníky pla o přímými rubkami - provdní rubka v rubc - provdní vazkm rubk v pláši o vinuými rubkami o Fildovými rubkami Dkové výměníky pla o rovnými dkami o pirálovými dkami o lamlové o z dk a výplní Spciální výměníky pla Přno pla v výměnících přdavuj kombinovaný proc, na krém podíljí všchny druhy mchanimu přnou pla, j. přirozná a nucná konvkc, radiac a vdní pla. V pciálních případch dochází k ázovým přměnám. Njčaěji používány jou výměníky konvkivní ložkou přnou pla. V různých oblach chmického a poravinářkého průmylu poom kávám rubkovými výměníky pla přímými rubkami a provdním vazkm rubk v pláši. 9

10 Výměníky pla vazkm rubk v pláši Výměníky vazkm rubk v pláši jou bzpochyby njpoužívanější výměníky pla v chmických zařízních, a o různými konrukčními obměnami. Tyo výměníky pokyují vclku široký rozah poměrů vlikoí plochy výměny pla k jjich objmu rp. hmonoi. Výměník vazkm rubk v pláši j znázorněn na Obr MKP [6] Obr... Výměník pla vazkm rubk v pláši Moda končných prvků j v konxu mchaniky ěl vhodná pro analýzu odzvy poddajných ěl (nbo jjich ouav) na zaížní. Jdnoducho, univrzalia a algorimizovalno polu rozvojm výpoční chniky učinily z MKP v oučanoi njrozšířnější inžnýrkou numrickou modu. MKP j moda pro dikrizaci koninua (ěl) a vychází z klaických modlů známých z nauky o pružnoi: o Proorová úloha: Modlm rálného ěla j obla v 3D prooru. o Rovinná úloha: Modlm rálného ěla j obla (v rovině) + unkc loušťky. o Skořpiny: Modlm kořpiny j obla na (obcně zakřivné) ploš + unkc loušťky. o Noníky: Modlm noníku j křivka + unkc průřzu. Výrazm éo dikrizac j pokryí ěla končnými lmny, kré proínají v vybraných bodch- uzlch. Pol pouvů j uvniř každého lmnu inrpolováno jako (éměř vždy polynomická) unkc ouřadnic, jjíž konkréní ralizac j linárně závilá na hodnoách paramrů (obvykl pouvů) v uzlových bodch. Prořdnicvím polčných uzlů j zaručna pojio pol pouvů př hranic lmnů. Pol dormac j inrpolováno v lmnch unkcmi, kré vzniknou drivováním ložk pouvů podl diničních vzahů. Naznačnou dikrizací přjd řšní rovnic mamaické ori pružnoi (ouava parciálních dirnciálních a obyčjných rovnic) na řšní ouavy linárních rovnic v varu K. U F, 0

11 kd maic ouavy K nazývá maic uhoi, vkor pouvů U obahuj všchny ložky pouvů všch uzlových bodů a vkor pravých ran F obahuj všchny ložky všch zaížní dikrizovaných do všch uzlů. Končně-prvkový modl ává z dvou ypů ni - z lmnů a uzlů. Elmny v vém ouhrnu přdavují obla v prooru, krá rprznuj modlované ělo. Základní způob popiu a zadání MKP modlu vychází z oho, ž gomri lmnu j plně určna polohou uzlových bodů. Sačí dy zada ouřadnic uzlů a pro každý lmn vypa upořádaný znam jho uzlů, jako j omu na Obr..3.. Obr..3. Elmny a uzly J zřjmé, ž nunou podmínkou pro kivní použií MKP j auomaizac vorby íě končných lmnů. V průběhu vývoj měly pokuy o auomaizaci různé ormy. Dn j njrozšířnějším příupm gnrování MKP íí do gomrických modlů. Podaou ohoo příupu j využií gomrického modlu (jhož vorba j podaně méně pracná nžli ruční vorba íě) jako šablony, jjíž pomocí vygnruj auomaický gnráor íě množiny uzlů a lmnů, kré voří MKP modl ěla. MKP yémy jou dn vybavny prořdky pro vorbu nbo (impor a diaci) gomrických modlů, auomaické gnrování íí a využií aociaiviy gomrických a MKP ni pro zadání okrajových podmínk a zaížní. Tyo prořdky ouhrnně nazývají prprocory. Gomrické niy prprocoru ANSYSu Gomrickými niami v ANSYSu rozumím body, čáry, plochy a objmy. Každá vyšší nia kromě bodu j ohranična niami nižšími. Tao hranic j z hldika užival jdiným rozhraním gomrické niy. Enia můž mí vniřní paramry (např. zakřivní), al yo paramry jou naavny při jjím vzniku a nmohou býi měněny jinak, nžli mazáním a opěovným vyvořním niy. Příklady gomrických ni jou v Tab..3.. Tab..3. Gomrické niy Enia KEYPOINT (bod) -- kypoiny LINE (čára) počáční a koncový AREA (plocha) VOLUME (objm) Rozhraní nomzný poč křivk v rovině 3 nbo 4 křivky v prooru ložiější plochy v prooru muí bý ložny z víc "pláů" Nomzný poč ploch, kré muí uzavíra obla v prooru

12 MKP niami rozumím uzly a lmny. Uzl rprznuj "mariálový" bod v koninuu (zv. čáici). J dinován polohou (ouřadnicmi) a n inormaci o "vém" pouvu. Uzly jou jdnoznačně idniikovány přiroznými číly. Tao číla budm označova jako globální číla uzlů. Končný lmn rprznuj čá koninua (ěla). Jho opologi j dána uzly a ypm lmnu. Uzly v lmnu jou idniikovány lokálními číly. Dva ypické lmny v ANSYSU přdavuj Obr..3., na krém vidím objmové 3D lmny. Elmny lz řídi podl charakru ěl na Obr..3. Příklad lmnů koninuální (objmové, proorové, plošné) - v rminologii anyu olid - lmny pro proorovou (3D) rp. rovinnou (D) úlohu, kré dikrizují klaické Cauchyovké koninuum. Tyo lmny mají vmě 3 (ux, uy, uz),rp. (ux, uy) ložky pouvu na uzl. Pol pouvu j inrpolováno polynomickými unkcmi polohy v lmnu. kořpinové - v rminologii anyu hll - lmny dikrizují noníkové rp. yčové - v rminologii anyu bam rp. link pciální o rubky - v rminologii anyu pip o hmoy - v rminologii anyu ma o pružiny - v rminologii anyu pring o konaky - v rminologii anyu conac

13 3 Pvnoní výpoč výměníku pla dl ČSN EN [] Pvnoní výpoč bud provdn pro yo čái výměníku: válcocou kořpinu, oroérické dno, ploché dno, přírubu, ovory v kořpině, hrdla, rubkovnici a dlové podpěry (viz Obr 3.). Výpoč bud provdn pro podmínky provozu a lakové zkoušky. Obr. 3. Výměník pla Obr. 3.. Výměník pla: - Válcový plášť; Toroérické dno; 3 Ploché dno; 4 Příruba; 5 Příruba;6 Příruba; 7 Hrdlo 6; 8 Hrdlo 5; 9 Hrdlo ; 0 Hrdlo ; Hrdlo 4; Hrdlo 3; 3 Trubkovnic;4 Trubkovnic; 5 Podložný plch; 6 Sdlová podpěra 3

14 3. Vupní daa Tab. 3.. Vupní daa Názv Symbol Jdnoky Plášťový proor Trubkový proor Výpočový lak P v Mpa,4 0,9 Výpočová ploa T v C Njvyšší dovolný lak P MPa,4 0,9 Njvyšší dovolná ploa T C Zkušbní lak P Mpa,35,5 Korozní přídavk c mm 3 3 Součinil varového poj z - Tab. 3.. Použié mariály Součá Mariál Válcový plášť SA 56 GR 60 Ploché a oroérické dno SA 56 GR 60 Příruby SA 350 GrLFC Trubky SA 3 TP304 Trubkovnic SA 8 F304 Šrouby SA 30 GrL7 3. Maximální přípuné hodnoy dovolného namáhání lakových čáí Sznam použiých ymbolů Tab. 3.. Sznam použiých ymbolů Symbol Názv Jdn. a Dovolné namáhání pro normální provozní podmínky při zkušbní MPa ploě d Maximální hodnoa dovolného namáhání pro běžné provozní MPa zaížní Maximální hodnoa dovolného namáhání pro zkušbní zaížní MPa R P0./ Minimální mluvní mz kluzu při ploě MPa R P0,/ Minimální mluvní mz kluzu při zkušbní ploě MPa Pro ocli jiné nž auniické (A<30%) Případy normálního provozního zaížní RP0, / Rm / 0 d min ;,5,4 Případy zkušbního zaížní RP0, /,05 4

15 Dovolné namáhání pro normální provozní podmínky uvažované při zkušbní ploě a RP min,5 R / ;,4 0, / m 0 Tab. 3.. Maximální hodnoy dovolného namáhání Součá d a [MPa] [MPa] [MPa] Válcový plášť 9,95 0,476 47,333 Ploché a oroérické dno 40,750 0,476 47,333 Příruby 58,50 36,90 65,333 Trubky 57,440 58,500 7,333 Trubkovnic 0,533 97,43 38,000 Hrdla N, N 4,570 9,54 60,667 Hrdla N 5, N 6 53,667 9,54 60,667 Výzužný límc 9,95 0,476 47,333 Konkréní hodnoy napěí byly odčny z mariálové daabáz programu San Ambrogio. 3.3 Konrola zkušbního laku Sznam použiých ymbolů Tab Sznam použiých ymbolů Symbol Názv Jdnoka D i Vniřní průměr kořpiny mm a Dovolné namáhání pro normální provozní podmínky při zkušbní ploě MPa d Maximální hodnoa dovolného namáhání pro běžné provozní zaížní MPa Maximální hodnoa dovolného namáhání pro zkušbní zaížní MPa Dovolné namáhání pro normální provozní podmínky při njvyšší dovolné ploě MPa P HYD Hydroaický lak MPa P Zkušbní lak MPa P Zkušbní lak MPa P Zkušbní lak MPa P max Maximální zkušbní lak MPa P v Výpočový lak MPa Mzirubkový proor a P,5 Pv, 985 MPa P,43 Pv, 00 MPa { P ; P }, MPa P max max 00 5

16 Zkušbní lak používaný v výpočch j nuno zvěši o lak hydroaický (při zkoušc bud zařízní v vodorovné poloz, zkušbní lak vyvozn vodou). P P P HYD HYD HYD Di ρ g 0, ,8 5984, Pa 0, MPa P P P P max + P HYD,00+ 0,00598,008 MPa Zkušbní lak j anovn dl dodané výkrové dokumnac na,35 MPa. Trubkový proor a P,5 Pv, 3MPa P,43 Pv, 87MPa { P ; P }, MPa P max 87 V případě rubkového prooru nbud uvažován půobící hydroaický lak. Zkušbní lak j anovn dl dodané výkrové dokumnac na hodnou,5 MPa. Obdobně j provdn i výpoč zkušbních laků dalších čáí. Tab Zkušbní laky Zkušbní lak P [MPa] Ploché dno,87 Toroérické dno,87 Trubkovnic,35 Příruby,87 Zkušbní laky jou dy,35 MPa pro mzirubkový proor a,5 MPa pro rubkový proor. 6

17 3.4 Skořpiny zaížné vniřním lakm 3.4. Válcová kořpina Obr Válcový plášť Sznam použiých ymbolů Tab Sznam použiých ymbolů Symbol Názv Jdnoka D i Vniřní průměr kořpiny mm D m Sřdní průměr kořpiny mm Požadovaná loušťka ěny mm a Analyzovaná loušťka mm d Maximální hodnoa dovolného namáhání pro běžné provozní zaížní MPa Maximální hodnoa dovolného namáhání pro zkušbní zaížní MPa P max Maximální přípuný lak MPa P Zkušbní lak MPa P Zkušbní lak MPa P v Výpočový lak MPa T v Výpočová ploa C T Zkušbní ploa C z Součinil hodnoy varového poj - Tab Vupní daa Symbol Hodnoa Jdnoka P v,4 MPa T v 50 C P,35 MPa T 0 C D i 60 mm D m 63 mm z - a 0 mm 7

18 Konrola loušťky ěny Pro výpočové podmínky Pv Di 3,3 mm z P d Pro zkušbní podmínky v P D i z P 3,4 mm Dl výkrové dokumnac zvolna loušťka Maximální lak Pro výpočové podmínky d z a Pmax 4,7 MPa D Pro zkušbní podmínky P m D z a max m 6,76 MPa 0 mm 8

19 3.4. Toroérické dno Obr Toroérické dno Obr Gomri oroérického dna Sznam použiých ymbolů Tab Sznam použiých ymbolů Symbol Názv Jdnoka D Vnější průměr válcového lmu dna mm D i Vniřní průměr válcového lmu dna mm Požadoaná loušťka mm b Požadovaná loušťka anuloidového přchodu mm Požadovaná loušťka ěny dna mm y Požadovaná loušťka ěny anuloidového přchnou mm b Výpočové napěí MPa P max Maximální lak MPa P Tlak pro výpoč únonoi MPa P y Tlak pro výpoč únonoi MPa r Poloměr zaoblní mm R Vniřní poloměr kulové řdní čái oroérického dna mm R P0/ Smluvní mz kluzu při ploě 60 C MPa R P0/0 Smluvní mz kluzu při ploě 0 C MPa β Paramr ba návrh - β Paramr ba únono - Tab Vupní daa Symbol Hodnoa Jdnoka Symbol Hodnoa Jdnoka P v 0,9 Mpa 0 mm T v 60 C R P0/ 0,786 MPa P,5 MPa R P0/0 MPa T 0 C β 0,66 - R 50 mm β 0,7 - r 00 mm β 0,66 - D i 64 mm β 0,7 - D 650 mm 9

20 Podmínky planoi r 0, D 00 mm< 4,8 mm i r 0,06 D 00 mm> 37,44 mm i r 00 mm> 0 mm 0,08 D 0 mm< 5 mm R D 50 mm<650 mm a 0,00 D 0 mm> 0,650 mm Požadovaná loušťka ěny muí bý njvěší z loušěk, y, b. Pro výpočové podmínky Pro zkušbní podmínky Pv R P R, 67 mm, 87 mm z 0,5 P z 0,5 P d v Pv (0,75 R+ 0, Di ) y β P (0,75 R+ 0, Di ), 6 mm y β 4, 00 mm d R p0 / R p0 / 0 b 40, 54 MPa b 0, 476 MPa,5,5 Pro výpočové podmínky 0,85 P D b i 07 b r v i ( 0,75 R+ 0, D ), mm Pro zkušbní podmínky 0,85 P D b i 3 b r i ( 0,75 R+ 0, D ), mm { ; ; } 4, mm max y b 00 Dl výkru zvolna loušťka ěny a 0 mm. Únono,5,5 Pro výpočové podmínky Pro zkušbní podmínky d z a z a P 5, 36 MPa P 8, 0 MPa R+ 0,5 R+ 0,5 a Py 0 d a a 4, MPa Py 6, 4 MPa β ( 0,75 R+ 0, D ) β ( 0,75 R+ 0, D ) i P { P ; P } 4, MPa max min y 0 0 a i

21 3.5 Ploché dno - kruhové přišroubované bz ovorů úzkým ěněním Obr Ploché dno Obr Gomri plochého dna Sznam použiých ymbolů Tab Sznam použiých ymbolů Symbol Názv Jdnoka b Účinná šířka ěnění mm C Průměr rozčné kružnic šroubů mm d b Vnější průměr šroubu mm Požadovaná loušťka přišroubovaného víka vně ěnění mm A Pomocná loušťka mm p Pomocná loušťka mm p Pomocná loušťka mm a Dovolné namáhání pro normální provozní podmínky při zkušbní ploě MPa G Průměr rakční íly v ěnění mm m Součinil ěnění - P Zkušbní lak MPa P v Výpočový lak MPa B Sřdní rozč šroubů u přišroubovaného dna mm W Výpočové zaížní šroubů v monovaném avu N ν Poionova konana - Tab Vupní daa Symbol Hodnoa Jdnoka Symbol Hodnoa Jdnoka P v 0,9 MPa B 70,9 mm T v 60 C d b mm P,5 MPa m,75 - T 0 C W N C 75 mm b 0 mm G 655 mm ν 0,3-44 mm

22 Podmínka planoi 6 B db + 0,5+ m 70,9 mm< 3 mm Minimální loušťka uvniř ěnění 3 ( C G) W 4, G π a A 7 mm Pro výpočové podmínky ( 3+ v) 3 G P P G b m 3 4 d Pro zkušbní podmínky ( 3+ v) v ( C G) 3, mm 3 G P P G b m 3 4 ( C G) 34, mm { ; } 34, mm max A p Dl výkru zvolna šířka 55mm Minimální loušťka přírubového okraj Pro výpočové podmínky G P p 3 + b m 7 4 Pro zkušbní podmínky v ( C G) 3, mm G P p 3 + b m 5 4 { ; } 4, mm max A p 7 Dl výkru zvolna šířka 44mm d ( C G) 4, mm

23 3.6 Příruba Obr Příruba Sznam použiých ymbolů Obr Gomri příruby Tab Sznam použiých ymbolů Symbol Názv Jdnoka A Vnější průměr příruby mm A B Clková plocha průřzu šroubu v míě njnšího průměru mm A B,MIN Clková požadovaná plocha průřzu šroubů mm B Vniřní průměr příruby mm b Účinná šířka ěnění mm b 0 Základní šířka ěnění mm C F Korkční oučinil rozč šroubů - D TS Vnější průměr ěnící plochy mm d b Vnější průměr šroubu mm Minimální loušťka příruby mm Maximální hodnoa dovolného namáhání pro běžné provozní zaížní MPa B Dovolné namáhání šroubů při provozní ploě MPa B,A Dovolné namáhání šroubů při monážní ploě MPa B, Dovolné namáhání šroubů při zkoušc MPa H dovolné výpočové napěí krku MPa g 0 Tloušťka krku u pojní plášěm mm g Tloušťka krku u pojní lim příruby mm h Délka krku mm H Clková oová íla od laku N H D Oová íla přnášna př plášť na přírubu N H G Tlaková íla na ěnění pro doažní ěnoi N H T Oová íla od laku na člní plochu příruby N Radiální vzdálno od rozčné kružnic šroubů k kružnici, na kré h D půobí H D mm h G Radiální vzdálno od rakční íly v ěnění k rozčné kružnici šroubů mm h T Radiální vzdálno od rozčné kružnic šroubů k kružnici, na kré půobí H T mm K Poměr průměru příruby - M Krouící momn půobící na jdnoku délky příruby N m Součinil ěnění - 3

24 n Poč šroubů k r Poloměr přchodu mzi přírubou a krkm mm Průřz šroubu mm W Výpočové zaížní šroubů v monovaném avu N W A Minimální požadované zaížní šroubů v monovaném avu N W OP Minimální požadované zaížní šroubů v provozním avu N M A Clkový momn půobící na přírubu v monovaném avu Nmm M OP Clkový momn půobící na přírubu v provozním avu Nmm w Syková šířka ěnění mm y Minimální lak na uazní ěnění nbo poj MPa β T Součinil - β U Součinil - β γ Součinil - δ b Vzdálno mzi řdy oudních šroubů mm σ H Podélné napěí v krku MPa σ r Radiální napěí v přírubě MPa σ θ Tangnciální napěí v přírubě MPa Tab Vupní daa Symbol Hodnoa Jdnoka Symbol Hodnoa Jdnoka P v 0,9 Mpa w 0 mm - 60 C B 5,5 MPa P,5 MPa B,A 5,5 MPa - 0 C B, 33,5 MPa 45 mm 45 mm h 40 mm δ b 70,88 mm g 0 0 mm H 45,95 MPa g 6 mm m,75 - A 755 mm n 3 - B 60 mm d b 0 mm y 30 MPa r 8 mm Konrukc přírub Podmínky planoi Poloměr přchodu mzi přírubou a krkm nbo plášěm nmí bý mnší nž 0,5 g 0 njméně však 5mm. r 0,5 g0 8 mm>,5 mm g 0 6 mm 0 mm< 6 mm P MPa,5 MPa< MPa B g mm< 300mm 4

25 Příruba úzkou ěnící plochou Zaížní šroubů a plochy w b0 0 mm 0 G DTS b 659 mm b >6,3 mm > b,5 b 0 7, 97mm Pro výpočové podmínky Pro zkušbní podmínky π ( G P ) N H π ( G P ) 5533 N H v H G π G b m Pv 8674 N H G π G b m P N Zaížní šroubů a plochy průřzu muí bý vypočny jak pro monážní av ak i pro av provozní. a) Monážní av: Minimální zaížní šroubů j dáno: W A π b G y mm MPa b) Provozní av: Minimální zaížní šroubů j dáno: 4 Pro výpočové podmínky Pro zkušbní podmínky WOP H + H G N WOP H + H G 6563 N Požadovaná plocha průřzu šroubů AB, min j dána Pro výpočové podmínky Pro zkušbní podmínky A W W A OP B, min max ; 97 B, A B mm A W W A OP B, min max ; 97 B, A B, mm Clková plocha průřzu šroubů AB n 706 mm, 4 Podmínka planoi A B A B,min 706,4 mm > 97mm 5

26 Momny půobící na přírubu Pro výpočové podmínky Pro zkušbní podmínky π ( B P ) N H π ( B P) N H D v D 449 H T H H D 440N H T H H D 7384 N 4 ( C B g ) h D 39, 5 mm ( C G) h G 8 mm ( C B G) h T 40, mm 4 W ( A + A ) N 0,5 B, min B B, A a) Smonovaný av příruby. Clkový momn půobící na přírubu bud: M A W hg Nmm b) Provozní av. Clkový momn půobící na přírubu bud: Pro výpočové podmínky M OP H D hd + H T ht + H G hg Nmm Pro zkušbní podmínky M OP H D hd + H T ht + H G hg Nmm Napěí v přírubě a jjich limiy Napěí v přírubě Korkční oučinil rozč šroubů max δ b C ; 6 F db + m+ 0,5 Poměr průměrů příruby Paramr délky K B A,38 l B g 78, mm 0 0 6

27 Součinil β T Součinil β U β T K ( + 8,5546 log0( K) ) (,047+,9448 K )( K ),8356 β U ( + 8,5546 log0( K) ) ( K ) ( K ) K,3636 0,398 Součinil β Y β Y K 0, ,769 + K log0( K) 9,73 K Napěí v přírubě anoví z momnu M náldovně: Pro monovaný av: Krouící momn půobící na jdnoku délky Pro provozní av: Pro výpočové podmínky M CF M A N B Pro zkušbní podmínky M CF CF M OP 3679 N M M OP 3979 N B B Sanovní napěí v přírubě Volná moda Tangnciální napěí v přírubě σ θ Y M β 3,938 MPa Radiální napěí v přírubě a podélné napěí v krku σ r σ H 0 7

28 Limiy napěí Podmínky planoi Jliž B 000 mm, poom k Napěí v přírubě muí plňova náldující požadavky Pro přírubu přivařným krkm dovolné namáhání H k σ H,5 min 0< 37,375 MPa k σr 0< 58,50 k σ θ 3,938> 58,50 ( ; ) H n 0,5 k ( σ H + σ ) 0< 58,50 r ( σ + σ ) 0,5 k H θ 06,969< 58,50 Proož podmínky njou plněny, j v kapiol 5. provdna konrola pomocí MKP v programu ANSYS. 8

29 3.7 Ovory v kořpinách, hrdla 3.7. Hrdlo N, N Obr Hrdla Sznam použiých ymbolů Obr Gomri hrdl Tab Sznam použiých ymbolů Symbol Názv Jdnoka A Noná plocha příčného průřzu účinná jako vyzužní mm A b Noná plocha příčného průřzu hrdla mm A p Noná plocha příčného průřzu výzužného límc mm A Noná plocha příčného průřzu kořpiny mm A w Příčná plocha průřzu kouového varu mzi hrdlm a kořpinou mm A pb Plocha zaížná lakm pro hrdlo mm A p Plocha zaížná lakm pro kořpinu mm A pφ Plocha zaížná lakm pro šikmá hrdla mm A Plocha pořbná pro výpoč Ap mm a Hodnoa na raně můku ovorů (Obr.3.7.5) mm a Hodnoa na raně můku ovorů (Obr.3.7.5) mm D vnější průměr válcové kořpiny mm d Vniřní průměr hrdla mm d i Vniřní průměr hrdla mm d ib Vniřní průměr hrdla mm a,b Analyzovaná loušťka ěny hrdla mm a,p Analyzovaná loušťka výzužného límc mm a, Analyzovaná loušťka ěny kořpiny mm b Ekivní loušťka ěny hrdla mm c, Přdpokládaná loušťka ěny kořpiny mm p Ekivní loušťka výzužného límc mm ' Délka vazní hrdla do kořpiny mm b Dovolné namáhání mariálu hrdla MPa ob Dovolné namáhání hrdla MPa op Dovolné namáhání výzužného límc MPa p Dovolné namáhání mariálu límc MPa Dovolné namáhání mariálu kořpiny MPa L b Vzdálno řdů dvou ovorů nbo hrdl měřná na řdnici kořpiny mm 9

30 l b Délka vnější čái hrdla kořpiny mm l' b Ekivní vyzužující délka vnější čái hrdla kořpiny mm l' bi Ekivní vyzužující délka vniřní čái hrdla mm l b0 Maximální vyzužující délka vnější čái hrdla mm l bi Délka vniřní čái hrdla kořpiny mm l Délka kořpiny mzi okrajm ovoru nbo vnějším průměrm hrdla a kořpinovou dikoninuiou mm l 0,l 0 Maximální vyzužující délka kořpiny měřná na řdnici ěny kořpiny mm r i Vniřní poloměr křivoi kořpiny v míě řdu ovoru mm w Vzdálno mzi ovorm a dikoninuiou kořpiny mm w min Požadovaná minimální hodnoa w mm Tab Vupní daa Symbol Hodnoa Jdnoka Symbol Hodnoa Jdnoka A w 36,9 mm p 3 mm a 84,5 mm ' 0 mm a 84,5 mm b 4,57 MPa D 636 mm p 9,9 MPa d 39,76 mm 9,9 MPa d i 39,76 mm L b 5450 mm d ib 39,76 mm l b 73,86 mm ab 4,7 mm l b0 73,86 mm ap 3 mm l bi 0 mm a 0 mm l 5,85 mm b 4,7 mm w 5,85 mm c 0 mm Mz průměrů Ovory výzužnými límci Pokud má ovor hrdlm výzužný límc muí bý plněna podmínka: d d 0,5 ib ri ri 0,7< 0,5 0,7< 30

31 Ovory hrdly d U ovorů v válcových kořpinách vyzužných hrdly muí plai r i Obr Mz poměru kivní loušťky hrdl - pro výpoč Obr Mz poměru kivní loušťky hrdl pro výrobu Mz loušěk ěn Poměr b / a, a a, / a,b nmí přkroči hodnou danou diagramy b a, a, b a,,47,47 3

32 3.7.. Oamocné ovory Obr Konrola můků přilhlých kolmých hrdl na válcové kořpině Podmínka planoi Lb a + a + l o + l o 5450 mm> 36,54 mm Podmínka j plněna. ( r + ) 79, mm lo lo i c, c, D ri a, 308 mm Malé ovory Ovor j malý, plňuj-li podmínku ( r + ) d 0,5 i c, c, 39,76 mm>,87 mm n Jlikož ovor nplňuj podmínku malého ovoru, muí prové konrola vyzužní. 3

33 Skořpina - výpoč ploch pořbných pro výpoč podmínky vyzužní w ( 0, ( r + ) ; 3 ) mm min max i c, c, a, 30 w wmin 5,85 > 30 Urční noných ploch příčného průřzu účinných jako vyzužní A c, l' 79, mm l' min( l0 ; l) 79, mm A p A +,5 d a, + 0,5 d i p 47499, 3 0 mm ( l' + a) 4589 m A ri a 0,5 d 69, 88 mm ( l' + l' + ' ) 94, mm Ab b b bi l' b min( lb0 ; lb ) 73, 86 mm ( 0,5 l ; l ) mm l' min 0 bi b bi 0 A w 36,9 mm Plocha odčna z výkru. A A ( l' + ) 5860, pb,5 di b a, 0 mm p p l' p 08,6 mm l' p min( ls 0 ; ls ) 79, mm A pϕ 0 analyzovaná loušťka muí plňova podmínku a, p,5 a, 3 mm< 5 mm Pravidla pro vyzužování Obcný vzorc pro vyzužní oamocného ovoru Pro výpočový lak ( ; ) 9, MPa ob min b 95 op min( ; p ) 9, 95 MPa ( A + Aw )( 0,5Pv ) + A p ( op 0,5Pv ) + A b ( ob 0,5Pv ) Pv ( Ap + Apb + 0,5Apϕ ) N > N 33

34 Pro zkušbní lak ( ; ) 0, MPa ob min b 476 op min( ; p ) 0, 476 MPa ( A + A w )( 0,5P ) + Ap ( op 0,5P ) + Ab ( ob 0,5P ) P ( Ap + Apb + 0,5Ap ϕ ) N > 5394 N 3.7. Hrdlo N5, N6 Obr Hrdlo N5,N6 Tab Vupní daa Symbol Hodnoa Jdnoka Symbol Hodnoa Jdnoka A w 8 mm p 3 mm a 30,5 mm ' 0 mm a 30,5 mm b 4,57 MPa D 650 mm p 9,9 MPa d 45,34 mm 9,9 MPa d i 45,34 mm L b 000 mm d ib 45,34 mm l b 36,7 mm ab 7,48 mm l b0 36,7 mm ap 3 mm l bi 0 mm a 0 mm l 69,85 mm b 7,48 mm w 69,85 mm c 0 mm Mz průměrů Ovory výzužnými límci Pokud má ovor hrdlm výzužný límc muí bý plněna podmínka: d dib 0,5 r i r i 0,07< 0,5 0,07< 34

35 Ovory hrdly d U ovorů v válcových kořpinách vyzužných hrdly muí plai r i Obr Mz poměru kivní loušťky hrdl pro výpoč Obr Mz poměru kivní loušťky hrdl pro výrobu Mz loušěk ěn Poměr b / a, a a, / a,b nmí přkroči hodnou danou diagramy b a, a, b a, 7,48 0, ,48 0, Oamocné ovory Podmínka planoi L b a + a + l o + l o 000 mm> 0,3 mm ( r + ) mm lo lo i c, c, 80 D ri a, 35 mm 35

36 Malé ovory Ovor j malý, plňuj-li podmínku ( r + ) d 0,5 i c, c, 45,34 mm> mm n Jlikož ovor nplňuj podmínku malého ovoru, muí prové konrola vyzužní. Skořpina - výpoč ploch pořbných pro výpoč podmínky vyzužní w ( 0, ( r + ) ; 3 ) mm min max i c, c, a, 30 w wmin 69,85> 30 Urční noných ploch příčného průřzu účinných jako vyzužní A c, 698, 5 l' mm ( l ; l ) 69, mm l' min 0 85 A p A +,5 d a, + 0,5 d i p 9665, 0 mm ( l' + a) 943,8 m A ri a 0,5 d, 67 mm ( l' + l' + ' ) 097,3 mm Ab b b bi l' b min( lb0 ; lb ) 36, 7 mm ( 0,5 l ; l ) mm l' min 0 bi b bi 0 A w 8 mm Plocha odčna z výkru. A ( l' + ) 335, pb,5 di b a, 7 0 mm A p p l' p 908, mm l' p min( ls 0 ; ls ) 69, 85 mm A pϕ 0 analyzovaná loušťka muí plňova podmínku,5 a, p a, 3 mm< 5 mm 36

37 Pravidla pro vyzužování Obcný vzorc pro vyzužní oamocného ovoru Pro výpočový lak ( ; ) 40, MPa ob min b 750 op min( ; p ) 40, 750 MPa ( A + Aw )( 0,5Pv ) + Ap ( op 0,5Pv ) + A b ( ob 0,5Pv ) Pv ( Ap + Apb + 0,5Ap ϕ ) 38706N > 969,8 N Pro zkušbní lak ( ; ) 0, MPa ob min b 476 op min( ; p ) 0, 476 MPa ( A + Aw )( 0,5Pv ) + A p ( op 0,5Pv ) + A b ( ob 0,5Pv ) Pv ( Ap + Apb + 0,5Apϕ ) 59804,6 N > 4986,3 N 3.8 Trubkovnic Obr Trubkovnic Sznam použiých ymbolů Obr Trubkovnic Tab Sznam použiých ymbolů Symbol Názv Jdnoka A Vnější průměr přírubového okraj mm b 0 Součinil ndokonaloi rubk - C Průměr rozčné kružnic šroubů mm c Přídavk na korozi na rubkové raně rubkovnic mm D x Vniřní průměr přírubového okraj mm D j Vniřní průměr vlny kompnzáoru mm D o Průměr orubkované plochy rubkovnic D 0 mm D Vniřní průměr plášě mm D* Ekivní ohybová uho rubkovnic Nmm d Jmnoviý vnjší průměr rubky mm d* Ekivní průměr ovoru pro rubku mm E Modul pružnoi mariálu rubkovnic při konrukční ploě MPa 37

38 E Modul pružnoi mariálu plášě při konrukční ploě MPa E Modul pružnoi mariálu rubk při konrukční ploě MPa E* Ekivní modul pružnoi děrované rubkovnic přikonrukční ploě MPa Tloušťka rubkovnic mm a Analyzovaná loušťka rubkovnic mm ap Zbývající analyzovaná loušťka mm l Tloušťka přírubového okraj rubkovnic mm l,a Analyzovaná loušťka přírubového okraj rubkovnic mm l,op Požadovaná loušťka přírubového okraj pro provozní podmínky mm Tloušťka ěny plášě mm Jmnoviá loušťka ěny rubky mm F i Součinil daný jako unkc X pro různé hodnoy Z - F m Součinil - F q Součinil - F q Součinil - min Njmnší dovolné namáhání mariálu rubkovnic nbo rubk MPa,bk Maximální přípuné napěí rubk v vzpěru MPa,j Maximální přípuné napěí v poji rubk rubkovnicí MPa G Průměr kružnic na kré půobí rakc v ěnění mm G c Průměr na krém půobí rakc od zaížní ěnění komory mm H Součinil daný jako unkc X pro různé hodnoy Z - H Součinil h g Hloubka drážky pro přpážku choů na rubkové raně mm J Poměr axiální uhoi vlnovcového kompnzáoru k axiální uhoi plášě - K, Poměr axiální uhoi plášě k axiální uhoi rubkového vazku - K Axiální uho plášě N/mm K Axiální uho rubky N/mm K W Modul pružného podkladu kvivalnního rubkového vazku Nmm k c Okrajový momn pořbný pro naoční komory o jdnokový úhl - k Okrajový momn pořbný pro naoční plášě o jdnokový úhl - L Délka rubky mzi vniřními čly rubkovnic mm L Délka rubky mzi vnějšími čly rubkovnic mm l Vzdálno přpážk mm l ' Vzdálno přpážk mm l Vzdálno přpážk mm l ' Vzdálno přpážk mm l 3 Vzdálno přpážk mm l,bk Vzpěrná dékla rubk mm l,x Délka zaválcování rubky v rubkovnici mm M op Clkový momn půobící na rubkovnici při provozních podmínkách N Poč rubk - P Ekivní lak půobící na rubkovnici MPa P Zkušbní lak MPa P v Výpočový lak MPa 38

39 p Rozč rubk mm p* Ekivní rozč rubk R P0/ Minimální mluvní mz kluzu MPa r 0 Poloměr kružnic procházjící řdm njkrajnější rubky mm T v Výpočová ploa C T Zkušbní ploa C,m Sřdníí ploa mariáu plášě po jjí délc C,m Sřdníí ploa mariáu rubky po jjí délc C U L Vzdálno mzi oudícími řadami mm W Výpočové zaížní šroubů v monovaném avu N X Součinil uhoi rubkového vazku k uhoi rubkovnic - x Součinil rozvrání rubkovnic na plášťové raně - x Součinil rozvrání rubkovnic na rubkové raně - Z Součinil vknuí okraj rubkovnic vzhldm k pláši a komoř - α H Konana - α m Součinil řdní ploní rozažnoi mariálu rubk při ploě,m K - α m Součinil řdní ploní rozažnoi mariálu plášě při ploě,m K - α q Konana - β H Konana - γ Axiální dirnční ploní dilaac mzi rubkami a plášěm - µ Součinil zlabní - µ* Ekibmí oučinil zlabní rubkovnic - ν* Ekivní Poionova konana - ρ Poměr hloubky zaválcování rubky - σ Vypočné napěí v komponně MPa σ,b Ohybové napěí v pláši MPa σ,q Ekvivalnní ohybové napěí MPa σ,q Ekvivalnní ohybové napěí MPa σ,m Mmbránové napěí v pláši MPa σ,r Sřdní radiální napěí v pláši MPa σ,θ Sřdní obvodové napěí v pláši MPa σ,0 Maximální axiální napěí v rubkách pro vnější řadu rubk MPa σ,cr Eulrovo kriické napěí pro rubky MPa σ,q Ekvivalnní napěí v rubkách MPa σ,i Maximální axiální napěí v rubkách provniřní řady rubk MPa σ,p Obvodové napěí v rubkách MPa σ,r Sřdní hodnoa radiálního napěí v rubkách MPa σ,θ Sřdní hodnoa obvodového napěí v rubkách MPa τ Vypočné mykové napěí v komponně MPa 39

40 Tab Vupní daa Symbol Hodnoa Jdnoka Symbol Hodnoa Jdnoka A 755 mm l 355 mm C 75 mm l ' 355 mm c 3 mm l mm D x 636 mm l,x 35 mm D j 0 mm N 38 - D o 565,5 mm P,35 MPa D 60 mm P v,4 MPa d 5,4 mm p 3,75 mm E MPa R p0/ 99,4 MPa E MPa r 0 69,875 mm E 9840 MPa T v 50 C 75 mm T 0 C a 70 mm,m 50 C ap 55 mm,m 60 C l,a 44 mm U L 55 mm,03 mm W N G 655 mm α H 0, h g 5 mm α m,5.0-6 K- L 593 mm α m,0.0-6 K- L 608 mm α q 0, l 70 mm β H -0,87 - l ' 77 mm Výměník pla pvnými rubkovnicmi. Obr Výměník pla pvnými rubkovnicmi 40

41 3.8. Podmínky použilnoi Trubkovnic Trubkovnic muí plňova náldující podmínky použilnoi a) Obě rubkovnic muí bý rovné, kruhové a hodné. b) Míní nížní loušťky na obvodu rubkovnic drážkou pro ěnění nbo odlhčovací drážkou j přípuné za přdpokladu, ž zbývající analyzovaná loušťka a,p j rovna njméně 0,8 náobku analyzované loušťky a rubkovnic. Obr Míní zlabní rubkovnic a, p 0,8 55 mm< 56 mm a n c) Když j rubkovnic opařna přírubovým okrajm, jho loušťka muí bý vypočna. - Výpoč přírubového okraj rubkovnic úzkým ěněním Konrukční úvahy. Vniřní průměr D x přírubového okraj rubkovnic a konrukční lak P anoví podl Obr Výpoč muí bý provdn pro každý zaěžovací av, krý můž bý rozhodující pro výpoč. 3. Analyzovaná loušťka rubkovnic na jjím okraji, a, p, muí bý rovna njméně analyzované loušťc přírubového okraj rubkovnic.,. a, p l, a 55 mm> 44 mm l a 4

42 Požadovaná loušťka přírubového okraj rubkovnic Obr Přírubový okraj rubkovnic Obr Přírubové okraj rubkovnic Požadovaná loušťka pro monážní podmínky D A M A l, A 7, 3 EX A π DEX ( + v) + ( v) kd C G M A W Nmm Požadovaná loušťka pro provozní podmínky Pro výpočové podmínky mm D A M OP l, op, 7 EX π DEX ( + v) + ( v) kd M M OP OP D EX C D π N mm EX G D + 4 EX mm C D 4 EX G + ( b G m) C G P 4

43 Pro zkušbní podmínky l, op 3, 3 mm M OP Nmm Požadovaná loušťka přírubového okraj rubkovnic l [ ; ] 7, mm l max l, A l, op 3 Analyzovaná loušťka přírubového okraj rubkovnic l,a muí bý rovna njméně l l, a l 44 mm> 7,3 mm d) Pokud nmohou bý prokázány doačné zkušnoi nčími rubkovnicmi, muí bý plněny náldující podmínky, když jou rubky zaválcovány do rubkovnic. při 5mm d 30 mm a mm 70 mm> mm ) Trubkovnic muí bý rovnoměrně orubkovaná v nominálně kruhové ploš o průměru D o, buď rozdělním v vrcholch rovnoramnného rojúhlníku nbo čvrc. Připouší norubkované diamrální řady pro přpážky chodů za přdpokladu, ž vzdálno mzi oudícími řadami U L j aková ž: U L 4 p 55< 7. ) Norubkovaný prnc j přípuný za přdpokladu ž: D 0 0,85 D 565,5 mm> 537,6 mm Trubky a) Trubky muí bý přímé a hodné. b) Muí bý pvně připojné k rubkovnici 43

44 Plášť a) Plášť muí bý válcový a muí mí álou loušťku a álý průměr. Komora Vniřní průměry D a D c plášě a komory muí bý akové, aby plailo: 0,9D S G, D 549 mm< 655< 73 S 3.8. Konrukční úvahy Zaěžovací avy Zaěžovací av - : Součaně půobí lak v rubkách P i lak v mzirubkovém prooru P ploní rozažnoí γ. Při výpočových podmínkách. Zaěžovací av - : Součaně půobí lak v rubkách P i lak v mzirubkovém prooru P ploní rozažnoí γ. Při podmínkách zkoušky. Zaěžovací av Podmínky výpoču Výpoč muí bý provdn pro zkorodovaný av vyjímkou rubk, pro kré mí bý použi jmnoviý vnější průměr d a jmnoviá loušťka ; Sanovní mzilhlých oučinilů a) Ekivní laické konany rubkovnic - průměr orubkované plochy rubkovnic D 0 ; Obr Upořádání rubkovnic D r + d 565, 50 mm

45 h - kivní hloubka drážky pro přpážku chodu na rubkové raně [( h c ); 0] mm ' g max g základní oučinil zlabní µ; µ p d p 0, kivní oučinil zlabní * µ d * * p d * p * 0,34 * µ E max d ρ ; 39 E Poměr hloubky zaválcování rubky [ d ], mm l, x ρ 0,4667 Ekivní rozč rubk * p p * p 4 U π D L 0 33,9 mm Sanovní kivních laických konan Obr Trojúhlníkové rozdělní rubk * Ekivní laické konany E a ν * jou dány jako unkc kivního zlabní ovory * µ, pro různé hodnoy poměru : p p 75 3,75,36 45

46 Sanovní konan ala Pro hodnoy /p vyšší nž použijí hodnoy pro vliko poměru /p Tab Hodnoy oučinilů α /p α 0 α α α 3 α 4 * E E E *,36-0,009 0,6 3,9906-6,730 3,4307 * α + α µ + α µ 0 * + α µ 3 * 3 + α µ * * * * ( α ) α µ + α µ + α 3 µ + α 4 µ E 657, MPa Sanovní konan ba 4 * 4 Tab Hodnoy oučinilů β /p β 0 β β β 3 β 4,36 0,9966-4,978 9,0478-7,9955,398 * ν * * *3 *4 β 0 + β µ + β µ + β 3 µ + β 4 µ 0,33 Sanovní kivní ohybové uhoi rubkovnic * D D * E * 3 * ( ν ), Nmm D b) Ekivní průměr rubkovnic D + G c 63, 5 mm c) Ekivní délka rubky L L 593 mm d) Součinil rozvrání rubkovnic d d x N 0,668 x 0, 7908 D N D ) Axiální uhoi Axiální uho rubky ( d ) E K π 4845 L N mm 46

47 Axiální uho plášě ( D + ) E N K π L mm Poměr axiální uhoi plášě k axiální uhoi rubkového vazku K K, 0,558 N K Modul pružného podkladu kvivalnního rubkového vazku K W 8 N K 7, 34 N mm π D Pro vlnovcový kompnzáor J,0 kompnzáor nní použi X ) Součinil uhoi rubkového vazku k uhoi rubkovnic K D 0,5 W D * g) Ohybové uhoi pro plášť,385 k E ( ),5 0,75 [ ( v )] ( D + ) 0, ,4 k c 0 N pro komoru h) Omzující oučinil okraj rubkovnic způobný plášěm a rubkovnicí: Z + k 0,5 * ( K ) ( D ) W k c 0,75 0,0095 Poznámka: Pro nízké hodnoy Z (blízké k 0) : rubkovnic j v podaě jdnoduš podpřná. 47

48 Ekivní lak P Ekivní lak počíaný z laků P a P a ploní rozažnoi j dán vzorcm: Pro výpočové podmínky J K, P x + ν x + J K, Fq J K, x + ν + J K, Fq F X + 0,6,45 q α q ( ) v + K J K, J J K ( D + w ), W ( x ) + P+ γ 7,47 MPa,, J K + J K [ α ( C) α ( 0 C) ] 6, 58 γ, m, m 0, m, m L Výpoč rubkovnic Ohybové napěí, J F q D J K a) Maximální ohybové napěí v rubkovnici j dáno vzorcm,5 Fm D σ P 56,8 MPa * µ hg ' D Pv F m 6 H 0,74 H α H X β H 0,738 b) Vypočné napěí σ muí bý konrolováno oproi přípunému napěí náldovně: pro rubkovnici opařnou přírubovým okrajm - Pro každý uvažovaný zaěžovací av v normálním provozu nmí napěí v rubkovnici σ, vyvolané laky ( P a P ), a ploní rozažnoí γ, půobícími oučaně, přkroči hodnou,5 : σ,5 56,8 MPa> 30,7 MPa 48

49 Smykové napěí a) Maximální mykové napěí v rubkovnici D τ 0 P 70, 39 MPa µ b) Pro všchny uvažované avy nmí mykové napěí v rubkovnici τ přáhnou hodnou 0,8 τ 0,8 70,34 MPa< 8 MPa Výpoč rubk σ σ Axiální mmbránové napěí a) Maximální axiální napěí v rubkách j dáno vzorci - Pro vnější řadu rubk x [( P x P x ) P F ] 84,3 MPa, o q x - Pro vniřní řadu rubk x [( P x P x ) P F] 4,7MPa, i i x Z diagramu Fi 0, 09 b) Pro každý z uvažovaných zaěžovacích avů nmí aboluní hodnoa ěcho napěí přáhnou přípuné napěí v poji rubk rubkovnicí, j Maximální přípuné napěí v připojní rubky k rubkovnici - Njmnší dovolné namáhání mariálu rubkovnic nbo rubk [( ) ;( )] 0, MPa min 533 min j - Maximální přípuné napěí v poji rubky rubkovnicí pro zaválcovaný poj do ovoru dvěma a víc drážkami, 0,8 min 8, 03 MPa 49

50 σ,0, j 84,3 MPa> 8,03 MPa σ, i, j 4,7 MPa> 8, 03 MPa n n c) Pro každý z zaěžovacích avů, pro kré σ, 0 nbo σ, i jou ngaivní (rubky jou lačné), nmí aboluní hodnoa ěcho napěí přkroči maximální přípuný limi vzpěrného napěí, v rubkách. bk Obr Přpážky podpírající rubky Maximální přípuné podélné vzpěrné napěí v rubkách - Vzpěrná délka rubk ' ' {[ 0,5 L] ; max[ ( 0,7 l );( 0,7 l );( 0,7 l );( 0,7 l );( l )]} 50, mm l, bk min Součinil ndokonaloi rubk σ, cr, 0,06 σ cr b0 0, 0,5 R p0, / R p0, / - Součinil lakového ku na rubky P ( d ) ( d ) P d σ, p, 60 MPa d 50

51 - Eulrovo kriické napěí pro rubky ( d ) E d + σ, cr π 59, 70 MPa l, bk 6 Maximální přípuné napěí rubk v vzpěru x, x σ, x + σ,0, bk 84,3MPa< 4, 5 MPa R p0, /, p, bk p + ( + b ) 0 R x σ p0, / σ, cr x σ, p 4,5 MPa σ, i, bk 4,7 MPa< 4, 5 MPa σ Ekvivalnní napěí a) Maximální kvivalnní napěí v rubkách: [ σ σ ; σ σ ; σ σ ; σ σ ; σ ] 88, MPa, q max, i, θ, i, r θ, r,0 θ,0 σ, r 6 Sřdní hodnoa obvodového napěí v rubkách ( d ) P P d σ, θ 4, 08 MPa Sřdní hodnoa radiálního napěí v rubkách P + P σ, r, 5 MPa σ, θ b) Pro každý z uvažovaných zaěžovacích avů, kd γ 0, nmí kvivalnní napěí σ,q přkroči hodnou,5 : σ, q,5 88,6 MPa< 36, 6 MPa 5

52 3.8.5 Výpoč plášě Axiální mmbránové napěí Výpoč plášě v míě vzdálném od rubkovnic a) Axiální mmbránové napěí v pláši D σ, m 6 4 ( ) ( P P ) D MPa + 98, + b) Pro každý z zaěžovacích avů, u krých j σ, m záporné (plášť j lačován), nmí aboluní hodnoa ohoo napěí přáhnou přípunou hodnou napěí plášě v vzpěru, bk σ, m, bk 98,6 MPa< 790, 3 MPa Pro podmínky provozu K E, bk K 3 4 Ekvivalnní napěí σ ( ) ( P P ) D MPa + 790, + a) Maximální kvivalnní napěí ( σ σ ; σ σ ; σ ) 4, MPa, q max, m, θ, m, r, θ σ, r 3 řdní obvodové napěí v pláši P D σ, θ 4, 7 MPa řdní radiální napěí v pláši σ P, r 0, 7 MPa b) Pro každý z zaěžovacích avů kdy γ 0, nmí napěí σ, q přáhnou hodnou,5 : σ, q,5 4,3 MPa< 94,87 MPa 5

53 Výpoč plášě v míě pojní rubkovnicí Axiální ohybové napěí maximální axiální ohybové napěí v pláši v míě jho připojní k rubkovnici k D σ b P 77, 33 MPa, k kc l + l F X Z * ν + X Z H q, Ekvivalnní napěí σ 4,5 a) Maximální kvivalnní napěí v pláši v míě připojní k rubkovnici ( σ σ + P ; σ + ) 75, MPa, q max, m, b, m σ, b 935 b) Pro každý z uvažovaných zaěžovacích avů při normálním provozu nmí σ,q, přáhnou hodnou 3 σ, q, 3 75,935 MPa< 389, 745MPa Zaěžovací av Jlikož njou plněny někré požadavky normy ČSN EN 3445 v výpoču zaěžovacího avu, nbud již zaěžovací av řšn. Trubkovnic bud řšna v kapiol 5. pomocí MKP v programu ANSYS. 53

54 3.9 Sdlové podpěry Obr Sdlové podpěry Sznam použiých ymbolů Tab Sznam použiých ymbolů Symbol Názv Jdnoka a Vzdálno dl obr. mm a Vzdálno okraj dla a konc podložného plchu mm a 3 Vzdálno dl obr. mm b Axiální šířka dlové podpory mm Di Vniřní průměr kořpiny mm E Modul pružnoi mariálu plášě při konrukční ploě MPa Tloušťka podložného plchu mm a Tloušťka plášě mm F,max Maximální dovolné zaížní dla v míě N F 3,max Maximální dovolné zaížní dla v míě 3 N F q Ekvivalnní globální axiální íla, krá uvažuj lokální mmbránové napěí u dla N F i Síla v i-é podpěř N F max Dovolná globální laková íla N H i Vzdálno dl Obr mm K i Součinil - L Délka válcové čái nádoby (včně válcových čáí dn) kg l l Vzdálno dla od njbližšího lokálního zaížní mm M i Globální ohybový momn v míě i-ého dla Nmm M max Dovolný globální momn N M o Momn půobící na noník Nmm n Poč dl - Q i Maximální poouvající íla v míě i-ého dla N Q max Dovolná globální poouvající íla N q Zaížní na jdnoku délky nádoby Nmm- R Sřdní poloměr kořpiny mm R P0 Minimální mluvní mz kluzu MPa W Clková íha nádoby včně obahu N W F Tíha kuiny N α Součinil - β Součinil vlivu šířky dla - γ Součinil vlivu vzdálnoi dla - 54

55 Součinil - δ Vniřní úhl dlové podpěry δ Vniřní úhl podložného plchu ν Poměr mzi lokálním mmbránovým napěím a lokálním ohybovým - napěím ν Poměr mzi globálním mmbránovým napěím a dovolným napěím - σ b,all Mzní ohybové napěí kořpiny MPa σ c,all Maximální přípuné lakové podélné napěí MPa σ Elaická mz MPa Tab Vupní daa Symbol Hodnoa Jdnoka Symbol Hodnoa Jdnoka l l 500 mm Di 60 mm a 0 mm 3 mm R P0 53,799 MPa Hi 56,43 mm E MPa L 593 kg R 305 mm n - W 690, N a 43,6 mm W F 846,6 N a 95 mm δ 8 a 3 34 δ 7 b 50 mm Podmínky planoi a) Podmínka n 0,00 0,05 Di 0,00 mm 0,06 mm 0,05 mm b) Při použií podložného plchu n 3 mm> 0 mm a 0,D 95 mm> 6mm i c) Sdla jou zaížna vil měrm dolů d) Sdla j vhodné k nádobě přivaři. Nicméně, nní-li přivařní možné, j řba zajii, aby byl nádoba dlm podpřna rovnoměrně. Sdla njou přivařny, nádoba j podpřna rovnoměrně. 55

56 ) Očkává axiální pouv od ploní dilaac, upvní k základu pouz jdno dlo, zaímco oaní dla jou volná pro pohyb v axiálním měru. Pokud jou dla doačně dimnzována pro odolání axiálním dormacím, mohou bý alrnaivně všchna ukovna. Ukovno j jdno dlo, druhé j volné pro axiální pouv. l l ) Vzdálno od dla k libovolnému lokálnímu zaížní v všch měrch by nměla bý mnší nž D. D n 500> 89 mm i i Urční il,momnů a poouvajících il Zaížní noníku W q 0,08 N 4H mm i L+ 3 n M o WF q Di W 6905, 5 N mm 6 Síly v dl W F i N n Momny a poouvající íly Sdlové podpěry ypu A Momn v míě dla q a3 M M M o Nmm Poouvající íla v míě dla. L a Qi Fi 7363 N H i L

57 Momn mzi dly L q L Hi M M 0 + F a N mm Mzní zaížní pro kořpinu mzi dly. Výpoč mzního zaížní mzi dly j požadován pouz hdy, když plaí M > M < 945,75 N - Výpoč nbud provdn. Mzní zaížní v míě dla ) Určí paramry γ a β a a 0,9 b γ,83 0,7307 β, 98 Di Di D i a ) Vypočíají oučinil K 3 až K 0 Tab Hodnoy oučinilů K K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K0 0,5000 0,3647,83554,5938,500, ,9790 0,4 3) Vypočíají poměry ν v mích a 3 Obr Válcová kořpina bz výzužného prnc Pro mío Pro mío 3 K 6 K8 ν 0,3 0,73306 K K 5 3 K 4 ν 0,53 0,55384 K K K in(0,5 δ )

58 4) Pro každou lakovou podmínku vypočíají poměry ν v mích a 3. Pro nulový lak j poměr ν rovn ν,, zaímco pro podmínku výpočového laku j poměr ν rovn ν, Pro lak P0 Pro mío Pro mío 3 4 M ν, 0,0895 ν, 0 π D K Pro lak Pvýpočový lak Pro mío P Di ν, a i a 4 M K 4 π Di a Pro mío 3 ν P D K i, a 0,694 0,5 5) S přílušnými hodnoami ν ν pro každou lakovou podmínku a každé mío vypočíá oučinil K a určí K K,5 Pro konrukční podmínky Pro mío K Pro lak P0 ν,, +, + ( ν, ) ν + ν ν 3 Pro lak Pvýpočový + ν ν 3 ν,, +, + ( ν, ) ν K + ν ν 3 + ν ν 3 0, ,

59 Pro mío 3 K Pro lak P0 ν,, +, + ( ν, ) ν + ν ν 3 Pro lak Pvýpočový K + ν ν 3 + ν ν 3 ν,, +, + ( ν, ) ν + ν ν 3,007,345 6) Urční mzního ohybového napěí σ b,all, v míě jak pro nulový lak, ak i pro podmínku výpočového laku. Výldné mzní ohybové napěí σ b,all, bud mnší z obou hodno Pro P0 Pro lak Pvýpočový lak σ b, all,, K K 40, 56 MPa σ b, all,, K K 57, 003 MPa σ { σ ; } 40, MPa b, all, min b, all,, b, all,, 56 σ 7) Urční mzního ohybového napěí σ b,all, 3 v míě 3 jak pro nulový lak, ak i pro podmínku výpočového laku. Výldné mzní ohybové napěí σ b,all, 3 bud mnší z obou hodno Pro P0 Pro lak Pvýpočový lak σ b, all,3, K K 65, 750 MPa σ b, all,3, K K 00, 467 MPa F F σ { σ ; } 65, MPa b, all,3 min b, all,, b, all,, 750 σ 8) Výpoč maximálního dovolného zaížní dla v míě 0,7 σ D b, all, i a a,max K 7 K 9 K N 9) Výpoč maximálního dovolného zaížní dla v míě 3 0,7 σ D b, all,3 i a a 3,max K 7 K 9 K0 549 N 59

60 0) Konrola podmínky Fi min ( F ; F ),max < , max ( ) min 08093;549 ) Konrola abiliy M M max F + F 0,73< q max Qi + Q max Urční maximálního ohybového momnu M M max π Di a σ c, all Nmm 4 max σ c, all σ 95, 59 MPa σ R p0, / 53, 799 MPa 0, ( α K),5 0,687 0,83, E a α 0,766 K 5, 79 D σ i Di + 0,005 a Urční kvivalnní globální axiální íly π Di Fq Fi K 6 K N 4 a Urční dovolné globální lakové íly F π Di a σ c, all N max F q F max 60

61 Urční dovolné globální poouvající íly Podmínka planoi L R 8,7 R 9,5 mm< 48 mm Q a a,75 π R a E R,5,5 R R + 4 L L 0 3, 5 max a R 954 N 4 Ověřní právnoi výpoču programm San'Ambrogio Výupní prookoly programu San Ambrogio jou oučáí příloh, kromě prookolu rukovnic, jjíž gomri nplňuj základní podmínky použilnoi. Nní dy možné prové výpoč programm San Ambrogio. 5 Konrola určiých čáí pomocí MKP 5. Konrola příruby Modl příruby byl vyvořn v programu Solidwork, a j znázorněn na obr. 5. Konrola byla provdna v programu ANSYS.0. Příruba byla konrolována pro záěžný av, kdy půobil lak rubkového prooru, a dál lak vyvolaný šroubm na podložku. Výpoč byl provdn pro provozní a zkušbní podmínky. Pro výpočový modl byl použi výřz příruby a výpoč provdn využiím ymri. Pro výpočový modl byla zvolna jdna řicidvouina příruby. Kromě příruby byla v modlu použiá aké čá plášě o délc 3 R, v krém j zohldněná obla ovlivněna půobícím napěím. Podrobněji j zd vždy vypracován pouz av, při krém byly zjišěny njvyšší napěí. Obr. 5. Modl příruby 6

62 5.. Výpočový modl příruby Síť končných prvků: Pro vorbu íě byly použiy lmny olid 45. V mích koncnrac napěí byla použia jmnější íť pro doažní lpších výldků. Obr. 5.. Síť končných prvků Okrajové podmínky Gomrické Jako gomrické podmínky byly použiy: ymry dy ymri, krá zohldňuj použií pouz /3 modlu příruby, a dál diplacmn nboli zabránění pounuí ěla v určiém měru. V omo případě bylo zabráněno pounuí v měru oy příruby. Obr. 5.. Okrajové podmínky - gomrické 6

63 Záěžné Záěžnými podmínkami jou: lak mzirubkového prooru a lak krý vyvolává íla šroubu na podložku. Obr Okrajové podmínky záěžné Přímka linarizac Tao přímka j vdna z mía o njvyšším napěí do mía o napěí njnižším, a j umíěna v mích kd přdpokládám šířní rhliny. Přímka j vdna mimo okraj oučáí, jlikož ao obla j ovlivněna využiím ymri viz obr Obr Přímka linarizac 63

64 5.. Výpočové podmínky Výldné napěí aického výpoču Obr Výldné napěí pro výpočové podmínky (pro provozní podmínky) Linarizované napěí po přímc Obr Linarizované napěí pro výpočové podmínky 64

65 Kagorizac napěí Omzní kvivalnních primárních napěí ( σ ) q - pro mmbránové napěí Pm 33 MPa< 58,50 MPa - pro kombinaci mmbránového a ohybového napěí ( σ ) q P,5 6,5 58,50 6 MPa< 37,375 MPa Omzní kvivalnních rozkmiů napěí plynoucích z primárních + kundárních napěí ( σ ) q P+ Q ,50 96 MPa< 474,750 MPa 5..3 Zkušbní podmínky Linarizované napěí Obr Linarizované napěí pro zkušbní podmínky 65

66 Kagorizac napěí Omzní kvivalnních primárních napěí ( σ ) q - pro mmbránové napěí Pm 35 MPa< 36,90 MPa - pro kombinaci mmbránového a ohybového napěí ( σ ) q P,5 64 MPa< 354,85 MPa Omzní kvivalnních rozkmiů napěí plynoucích z primárních + kundárních napěí ( σ ) q P+ Q 3 0 MPa< 708,57 MPa 66

67 5. Konrola rubkovnic Modl rubkovnic byl vyvořn v programu Solidwork, a j znázorněn na obrázku 5... Konrola byla provdna v programu ANSYS.0. Trubkovnic byla konrolována pro ři záěžné avy, kdy v prvním půobila kombinac laků v ubkovém i mzirubkovém prooru, poé pouz v rubkovém prooru a dál pouz v mzirubkovém prooru (viz Obr. 5..4). Dál půobil lak vyvolaný šroubm na podložku. Pro výpočový modl byl použi výřz rubkovnic a výpoč provdn využiím ymri. V modlu nbyly vyvořny díry pro rubky, bylo * využio kivních laických konan E a ν *, kré uvažují změnu mchanických vlanoí v oblai provrané rubkovnic. Výpoč byl provdn pro provozní a zkušbní podmínky. Také pro modl rubkovnic byla zahrnua čá plášě ovlivněnou oblaí, jak lz vidě na obr. 5.. Obr. 5. Modl rubkovnic 5.. Výpočový modl rubkovnic Síť končných prvků Modl byl rozděln na ři čái různými mchanickými vlanomi. První čá j čá rubkovnic a jjí základní mariál, druhá čá j vořna mariálm rubkovnic * přpočnými hodnoami E a ν * a ří čá j mariál plášě viz obr. 5.. Obr. 5.. Síť končných prvků 67

68 Okrajové podmínky Gomrické Na obrázku j znázorněna rovina ymri a diplacmn - v omo případě plocha na kré j zabráněno pouvu v měru oy rubkovnic. Obr Okrajové podmínky - gomrické Záěžné Na rubkovnici půobí v různých kombinacích laky rubkového a mzirubkového prooru, a dál lak vyvolaný šroubm na podložku. Obr Okrajové podmínky - záěžné 68

69 Přímky linarizac Přímky jou vdny v mích přdpokládaného šířní rhliny, z mía o njvyšším napěí do mía o napěí njnižším. Jou vdny v míě kd již nní obla ovlivněna použiím ymri. Obr Přímky průběhu linarizac a 5.. Výpočové podmínky Byly provdny výpočy pro ři záěžné avy. Podrobněji j zd uvdn njhorší av, dy av, v krém byly zjišěny njvyšší hodnoy půobícího napěí. Při kagorizaci napěí bylo pouzováno njvyšší napěí daného ypu z přímk linarizac a. Záěžný av kombinac laků v ubkovém i mzirubkovém prooru Kagorizac napěí Omzní kvivalnních primárních napěí ( σ ) q - pro mmbránové napěí Pm 5 MPa< 0,533 MPa - pro kombinaci mmbránového a ohybového napěí ( σ ) q P,5 35 MPa< 53,800 MPa 69

70 Omzní kvivalnních rozkmiů napěí plynoucích z primárních + kundárních napěí ( σ ) q P+ Q 3 55,009 MPa< 307,599 MPa Záěžný av pouz lak v rubkovém prooru 0,9 MPa. Výldné napěí aického výpoču Obr Napěí v rubkovnici Linarizované napěí po přímc Obr Linarizované napěí po přímc 70