Proiectarea unui robinet cu ventil

Proiectarea unui robinet cu ventil

Prezenta lucrare se ocupa cu proiectarea unui robinet cu ventil care va functiona intr-o instalatie prin care circula abur cu presiunea de 3 bar la un debit masic de 120 kg/h.

1.Memoriu tehnic:

1.1. Generalitati

1.2. Calculul suprafetei de etansare

1.3. Calculul tijei robinetului

1.4. Calculul cutiei de etansare (presa tupa)

1.5. Dimensionarea constructiva a corpului robinetului

1.6. Tehnologia de executie pentru cutia de etansare

1.7. NTSM (Norme Tehnice de Protectia Muncii) si PSI (Paza si Stingerea Incendiilor)

2.Partea grafica

Desen de ansamblu a robinetului (sc1:2 sau 1:25)

3.Bibliografie

Manea Gheorghe Organe de masini - Bucuresti 1966

Chisu A. Si altii  Organe de masini - Bucuresti 1976

Memoriu tehnic

1.1. Generalitati

Robinetul are rolul de a inchide si de a deschide circuitul lichidelor

P_N=6 bar - presiunea maxima admisibila de lucru sau de calcul

P_c=(1-1,5)p_n   => p_n = p_c

DN-diametrul nominal si se calculeaza din relatia:

= 33 mm

ρ_ab = 2.4 kg/m³

w_ab =10 - 20 m/s

Conform standardului de diametre la robineti, vom alege

H = = 10 mm

L = 2DN + (50 - 100) mm

1.2. Calculul suprafetei de tansare

D₂ = D₁ + 2b

D₁ - diametrul interior

D₂ - diametrul exterior

b = (2-10) mm => alegem b =5 mm

P_N →F₁= p_n A₁

A₁ = = 18 cm²

p_c =15 ÷125 daN/cm² noi alegem 20 bar

p_c = f(p_n)

daca p_c ii mare => p_n mare

F₂= p_n A₂

A₂ = = 8 cm²

F_t = F₁ + F₂ =265 daN

h = 1,11 R_m = 3 mm

σ_ai=600 daN/cm²  - otel

σ_ai=600 daN/cm²  - bronz

R_m = 25 (raza medie)

Se mai adouga adaosul de coroziune (1 mm) si un adaos de executie (1 mm)

1.3. Calculul tijei robinetului

Tija robinetului este solicitata complex la rasucire si compresiune.In faza initiala se face o predimensionare la compresiune, urmand ca ulterior sa se verifice solicitarea complexa.

Predimensionare

p_c = f(p_n) = 15 daN/cm²

p_c > p_n (6 bar)

(900 daN/cm²) => d₁ = = 0.8 cm = 8 mm

din tabel alegem cel mai apropiat diametru de fund => d₁ = 10 mm

s = 15 = 5 mm

h(4 - 5)s = 25 mm

Tija e supusa la o solicitare complexa compusa din:

torsiune

compresiune

Calculul la torsiune:

exista 3 momente de torsiune:

Mt₁- intre corpul sferic al tijei si ventil

Mt₂- intre ax si garnitura presatupei

Mt₃- intre ax si bucsa

Mt = Mt₁ + Mt₂ + Mt₃

Mt = F_brat. = 25 daN*cm

Mt₁= .F .d_c = 1.5 daN*cm

d_c = 2,2 = 0,11 cm = 1,1 mm

Unde: μ₁- coeficient de frecare (=0,15 mm)

d_c- diametru de contact (=1,1 mm)

E = 2100000 daN/cm²

ρ = 10 mm

Mt₁ = 1,5

Mt₂ = 0.63 . μ₂ .h .d² .p_c

Unde: μ₂- coeficient de frecare (=0.15)

h- inaltimea presatupei(=25 mm)

p_c- presiune de contact intre garnitura si tija (15 daN/cm² )

Mt₂ = 2.4 daNcm

Mt₃ =F .tg(β_m+ φ) .

Unde: F=265daN

dm=9 cm

Mt₃ = 21 daNcm

Mt = Mt₁ + Mt₂ + Mt₃ =25 daNcm

τ_ef = = = 248.8

σ_ef = = 510 daN/cm²

σ_ef = = 667 daN/cm² < σ_a (800 daN/cm²)

τ_ef = = = σ_ef

=> a = = 0,68 cm 7 mm

p_c=p_a => l = 1.5 cm

din tabel alegem l 15 mm

1.4. Calculul cutiei de etansare (presa tupa)

s=5mm

s_p=0,03 s=0.15 mm

-joc functional

-dilatarea volumetrica 3α

H=2,5 s +2 = 14,5 mm  = > H = 15 mm

Materialul de etansare folosit in prezent

este snur de teflon gravitat. Din catalog

luam temperatura minima si maxima

t_max =120

t_min= -120

PH= 0- 14

P_max= 30 bar

V_max= 3 m/s

Numarul de inele de etansare este 3

Diametrul maxim la armaturi este 100 mm => s =5mm

Calculul bucsei

Prin strangerea piulitelor (6) bucsa de presare (4) actioneaza asupra materialului de etansare.

p_c= 20 daN/cm²

D = d+2 s = 2.03 cm

F₃=36 daN

M_i = = 36 daN cm

c = 1-4 mm

σ_ai=600 daN/cm²

b = 24 mm (ales constructiv)

h = = 0.38 cm => h = 5 mm

- surubul este solicitat la tractiune

σ_at=600 daN/cm² => d₁=0,2 cm

- se alege un surub metric M₆

Roti de manevra

-sunt de uz general,fabricate din fonta sau otel turnat; se utilizeaza pentru actionarea armaturilor industriale.

Clasificare:

a). Din punct de vedere al coloanelor si spitelor:

- roata de manevra cu coroana plata

- roata de manevra cu spite inclinate si coroana plina

- roata de manevra cu spite inclinate si coroana usurata

F = 10 - 50 daN

b). Din punct de vedere al formei si a azelajului (gaurii):

- roti de manevra cu azelaj prismatic si sectiune patratica

- roti de manevra cu azelaj piramidal si sectiune patratica

- roti de manevra cu azelaj cilindric si canal de pana

Materialul din care sunt confectionate rotile de manevra poate fi:

fonta cenusie, maleabila

otel turnat OT₄₀, OT₃₀

1.5. Dimensionarea constructiva a corpului robinetului

s = s_r + c₁ + c₂

c₁ - adaos de exploatare (coroziune)

c₂ - adaos de exploatare

c₁=1 - 2 mm

s_r=

D_i = DN

s = 0.026 + 1 + 4,74 = 6 mm

s_r = =0,03 cm = 0,3 mm

s = 0,3 + 0,1 + 4,8 =6 mm

Din STAS-ul 4269 sau STAS-ul 2098 => d₃ =

b = 16

ð        surub M₆

Prezonul este actionat de o forta F=265 daN

F_p=p_m=168 daN

- forta pe prezon

=66.25 daN

Se considera ca este repartizata pe cele 4 prezoane solicitate la intindere.

=> d₁==0,37 cm

σ_a=600 daN/cm²

d₁=5,1 mm  => alegem un filet M₈

Calculul capacului

Asupra placii de jos actioneaza presiunea nominala si este solicitata la incovoiere. Efortul efectiv va fi

σ_ef = ρ

σ_a =600 daN/cm²

p_n = 6 bar

R = 30 mm = 3 cm

S = h+c₁+c₂ =2,8 + 1 + 1,2 = 5 mm

Acorele fixeaza capacul si permit deplasarea pe orizontala. Forta F este impiedicata sa deplaseze bucsa datorita strangerii (0,2mm) dintre ancore si bucsa respectiva.

H₁ > 0,8 d =0.8*10 =8 mm

d- diametrul exterior al filetului

h₂> (5 - 10) p =12mm

Datorita uzurii prin manipulare se va alege cea mai mare valoare:

d₁ (1,2 - 2) d = 2*10 = 20 => d₁= 20 mm

Ancorele sunt solicitate la intindere de catre forta F (500 daN)

=133 daN

σ_a=800 - 1000 daN/cm²

=0,18 cm²

A= => =0,3 cm => b=2*0.3=0,6 cm

Din punct de vedere tehnologic se ia:

Stiftul are rol de a impiedica rotirea bucsei in locasul din ancora. Este solicitat la strivire si forfecare.

Mt₃ = 21 daNcm si este actionat la jumatatea diametrului d₁

Mt₃ = => = 133 daN

d_s=0,15 d₁ =3 mm

- gaura va fi de 3,9 mm (strangerea de maximum 0,1 mm)

La strivire

A₁-aria stiftului (aria strivita)

=>

z - numar de stifturi (=1)

p_a=300 - 350 daN/cm²

l_s=0,43 cm

1.6. Tehnologia de executie pentru cutia de etansare

Etapele de stabilirea tehnologiei

Obtinerea desenului de executie pornindu-se de la desenul produsului (a capacului superior robinetului) cu cotele de executie, tolerantele, rugozitatea suprafetelor ce vor fi prelucrate.

Baza de cotare

Cotele cu tolerantele nu mai mari decat 0,2 mm

Rugozitatea 1,6 microni

Starea suprafetei (cementare, calire,durificare,etc - nu se folosesc )

Operatii :

fixarea piesei pe masina de gaurit (Mg 40), dispozitiv: menghina cu suruburi tip ciocan

fixarea burghiului si stabilirea regimului de aschiere (Ф 12x100-lungime), viteza de aschiere (v=10 m/min), avansul (s=0,17 mm/rot), adancimea de aschiere (t=6 mm) se face dintr-o singura trecere pe verticala.

=>

gaurirea gaurii Ф22 cu un burghiu de Ф22, operatiunea se face pana la h = 20 mm, interiorul se frezeaza pentru a obtine o suprafata patrata sau cu o freza deget de Ф22. Scula trebuie sa fie centrata perfect si o prindere buna a piesei in menghina

controlul dimensional si a rugozitatii suprafetei

1.7. NTSM (Norme Tehnice de Protectia Muncii) si PSI (Paza si Stingerea Incendiilor)

NTSM:

1). Amenajarea locului de munca: strung, freza si masina de gaurit, raft si dulapuri pt scule, dispozitive si verificatoare, raft pentru semifabricate si piese finite. Este nevoie de carucioare, motostivuitor, electrostivuitor, electropalan pentru transportul pieselor.

2). Conditii pentru personal: iluminare locala si generala, caldura (temperatura de functionare 18ºC - 20ºC), ventilatie (naturala si artificiala) si grupuri sociale (apa calda, apa rece, etc).

3). Imbracaminte: strungar - echipat cu salopeta, bocanci cu talpa de lemn sau cauciuc, sa nu patrunda aschiile metalice; ochelari de protectie (daca strungul nu are ecran de protectie); basca si manusi de protectie daca este cazul. Instruire reala si semnarea fiselor de protectia muncii.

4). Fixarea pieselor sa se faca in dispozitive omologate si sculele aschietoare bine fixate in dispozitivul de strangere.

PSI:

intrezis materiale inflamabile

dotare cu stingatoare portabile

fumatul la locurile special amenajate

verificarea periodica a centurii de impamantare