套筒補(bǔ)償器摩擦力
現(xiàn)行計算公式的缺陷
采用填料密封的摩擦力計算公式目前均采用以下算式:
由于拉緊螺栓產(chǎn)生的摩擦力為
圖--===
由于管道介質(zhì)壓力所產(chǎn)生的摩擦力P2為:
圖======
式中Pn---介質(zhì)工作壓力(表壓力)(Pa);DN>450mm時A= 、DN>450mm時A=1.75* 。要求分別按(1)(2)式計算取其較大值。公式(1)的問題:其一是把螺栓
拉緊產(chǎn)生作用于f面積上的正壓力當(dāng)成一個定值,并等于填料與芯管接觸面上正壓力;其二是n值是螺栓個數(shù),加壓值按個數(shù)正比增加,而實(shí)際由于填料產(chǎn)生塑性變形,按對稱方式
在擰緊過程中,先擰的要比后擰的螺栓用力大得多,為了使每個螺栓最終受力一樣,采用力短標(biāo)志扳手,也很難取得一致;其三填料深度B值大小對摩擦力的影響不是成正比管線。
因此按式(1)計算結(jié)果與實(shí)際值相差很多。
公式(2)的問題是:APn反映介質(zhì)壓力作用于填料而產(chǎn)生的對密封面上的正壓力,由于介質(zhì)壓力在填料長度上的分布也不是定值,所以按式(2)計算結(jié)果也是遠(yuǎn)離于實(shí)際值
。
2 摩擦力計算值與實(shí)測值的比較
摩擦力計算值與實(shí)測值的比較見表1。結(jié)果標(biāo)明:
表1
1)計算出的摩擦力遠(yuǎn)大于實(shí)測值,而且起動摩擦力值大于平均值。
2)摩擦力值與介質(zhì)壓力不成正比關(guān)系,隨著介質(zhì)壓力提高,摩擦力值有上升趨勢。
3)三種規(guī)格產(chǎn)品密封材料相同,按照密封單位周長計算出摩擦力并不一樣,取每一單位密封周長5次測試的平均值作為計算值,其均方誤差分別為8.74%、9.66%、9.6%,三種規(guī)
格的實(shí)測值與三種規(guī)格的平均值比較,之間的相差11.5-34.6%,從測試中可知生產(chǎn)企業(yè)必須制定出填入方法和壓緊螺栓的工藝
標(biāo)準(zhǔn)。3 一個新的摩擦力計算公式
現(xiàn)取出一塊填料分析受力,推導(dǎo)出摩擦力公式如下:
圖====
由式(3)可知,套筒補(bǔ)償器摩擦力與介質(zhì)壓力成正比,與填料摩擦系數(shù)、測壓系數(shù)、填料長度、厚度等有關(guān),要減少摩擦力,就應(yīng)減少填料摩擦系數(shù)、提高芯管填料函的表
面光潔度,適當(dāng)減少填料長度。
計算式表明,填料的性能系數(shù)()的大小對摩擦力影響很大,一些資料上也只給出數(shù)據(jù)范圍,如膨脹石墨的干摩擦系數(shù)為0.13-0.15測壓系數(shù)為0.28-0.54,在實(shí)際應(yīng)用中摩擦
面并非于摩擦,有介質(zhì)起到潤滑作用,雖屬同類材料其側(cè)壓系數(shù)也與容重、彈塑性關(guān)系很大,因此加工、安裝工藝和材料性能確定后,通過必要的形式試驗(yàn)和相應(yīng)的計算,找出產(chǎn)
品性能規(guī)律,即可按以上公式求出計算摩擦力與實(shí)際摩擦力的偏差可以控制在一定范圍。因此,套筒補(bǔ)償器的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求每批產(chǎn)品做摩擦試驗(yàn),確定摩擦力是十分必要的。
各廠生產(chǎn)的補(bǔ)償器應(yīng)在產(chǎn)品樣本中給出摩擦力值,該值是計算固定支座的重要參數(shù),制造廠對此值負(fù)責(zé)。
4 采用注“油”填料密封的機(jī)理與摩擦求法
采用注油填料密封的套筒補(bǔ)償器外型上已去掉了填料函的壓蓋和壓緊螺栓,其密封機(jī)理如圖7,在兩組普通浸油石棉盤根(或其他材料的盤根)中間注入“油”,使“油”分
別向兩邊壓緊,使盤根加大徑向壓力,產(chǎn)生密封作用,相當(dāng)于套筒的一級密封,注入的“油”填料緊緊地與芯管接觸,并且接觸均勻,“油”填料主要分成柔性石墨,它與鋼材表
面摩擦系數(shù)為0.13-0.15,所以芯管運(yùn)動阻力很小。通過測試,摩擦力主要與填料深度有關(guān),其范圍是DN100-500為300-350N/CM。DN600-1000為450-500N/CM。
4. 結(jié)束語
綜上所述,套筒補(bǔ)償器的發(fā)展是圍繞著解決使用中的兩大問題進(jìn)行的。一個是如何保證不泄露,另一個是減少對固定支座的推力。隨著新密封材料和密封結(jié)構(gòu)的應(yīng)用,對解決
泄漏或減少平時維護(hù)工作,已有了明顯成效,隨著自身平衡型結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),實(shí)現(xiàn)了使固定支座不再承受介質(zhì)壓力產(chǎn)生的軸向推力。另外,補(bǔ)償器自身的摩擦力也在降低。本文提出
了求摩擦力的較準(zhǔn)確計算式,但仍要依據(jù)數(shù)據(jù)和工藝的標(biāo)準(zhǔn)化。
我們相信隨著技術(shù)進(jìn)步,套筒補(bǔ)償器必將向摩擦力小、多年運(yùn)行(如5年以上)無泄漏和自身平衡型的方向發(fā)展,摩擦力的求法也將完整、準(zhǔn)確、套筒補(bǔ)償器也必將以其成本低
、補(bǔ)償量大,易安裝、少(不)維護(hù)等優(yōu)勢獲得及廣泛應(yīng)用。
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