CC BY
6
г-ностических параметров оловянных усталостных датчиков в зависимости от амплитуды действующих напряжений и числа циклов нагружения.
Применение усталостных датчиков и бесконтактного метода их контроля обеспечивает объективность результатов диагностики уровня циклических напряжений деталей машин и механизмов при малых затратах на изготовление датчиков.
Список литературы
1 Fricke W. G, jr. Fatigue Gages of Aluminum Foil // Proceedings of the
American Society for Testing and Materials. V. 62 (1962). P. 268-269.
2 Nagase Y., Nakamura T., Nakamura Y. Fatigue Gauge Utilizing Slip
Deformation of Aluminum Foil (Slip Initiation and Surface Roughening Phenomena under Uniaxial Stressing) // JSME International Journal. Series I. Vol. 33. 1990. No. 4. R 506-513.
3 Кузнецов B.П., Сызранцев B.H., Иванов A.A. Применение
оптоэлектронного световодного преобразователя для оценки состояния плёночных датчиков деформации //Датчики электрических и неэлектрических величин (Датчик-93): тез. докл. I Meжôунаp. конф. Барнаул: Aлтайcкий гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова, 1993. Ч. 1. С. 49-50.
4 Справочник технолога-оптика: справочник /И.Я. Бубис,
B.A. Beйôeнбаx, И.И. Духопел и др.; под общ. ред.
C.M. Кузнецова и M.A. Окатова. П.: Mашиноcтpоeниe, Пенингр. отд-ние, 1983. 414 с.
5 ^трин С.Г. Aнализ условий работы материала датчика усталости
в системе датчик-образец. Курган: Курганский гос. ун-т, 1999. Деп. в BИHИTИ 14.12.99, N3685-B99.
6 Пат. 2197722 RÔ, MПK G 01 N 3/32, C 23 C 2/08. Способ определения
амплитуды циклической деформации детали/ ^трин С. Г., Tютpин П. С. (RÔ); Курганский государственный университет (RÔ). №2000124502/28; заявл. 25.09.2000; опубл. 27.01.2003. Бюл. №3.
7 Tpоцeнко ДЛ., Давыдов A.К., Писихин И.B., Зайцев A.H. Hовый
датчик деформаций интегрального типа //Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления: материалы научно-технической конференции «Датчик-2004». M.: MИЭM, 2004. С. 198-199.
8 ^трин С.Г., Mанило И.И., Городских A.A., Герасимов C.B.
Усталостный датчик из оловянной фольги // Tpактоpы и сельхозмашины. 2013. №9. С. 82-84.
9 ^трин С.Г. Оловянная фольга как инструмент эксплуатационного
контроля //Tpуôы ГOCHИTИ. M.: ГOCHИTИ. 2013. T. 113. С. 169-172.
10 ^трин С.Г. Калибрование усталостных датчиков при
асимметричных циклах напряжений работы деталей сельскохозяйственной техники // Tpактоpы и сельхозмашины. 2012. №4. С. 39-41.
11 Tютpин С.Г., ^трина Ë.H. Texничecкая диагностика
металлическими покрытиями // Becтник Курганского государственного университета. Серия «Texничecкиe науки». 2010. Bbm. 5. №1(17). С. 11-12.
12 ^трин С.Г. Aнализ эксплуатационных напряжений деталей машин
с помощью теоремы Байеса //Becтник Курганского государственного университета. Серия «Texничecкиe науки». 2013. Bbm. 8. №2(29). С. 20-21.
УДК 621.86.065.4+531
C.B. Марфицын, В.П. Марфицын
Общество с ограниченной ответственностью
«ДЕЛЬТА»
МОДЕРНИЗАЦИЯ СТЕНДА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ УСТЬЕВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Аннотация. В статье рассматривается вопрос о модернизации стенда для испытания устьевого оборудования. При испытании требуется завинчивание большого количества гаек большого диаметра, что очень трудоемко. Предлагаемая конструкция стенда позволяет избежать этой операции за счет применения патента RU 2416751C1.
Ключевые слова: испытания, устьевое оборудование, преимущества.
S.V. Marfitsyn, V.P. Marfitsyn Kurgan State University
MODERNIZATION OF THE WELL HEAD EQUIPMENT TEST STAND
Abstract. The article considers the problem of modernization of the well head equipment test stand. For the test a large number of big diameter nuts must be screwed on, which is very time consuming. The offered design of the stand allows avoiding this operation through the use of RU 2416751C1 patent.
Index terms: testing, wellhead equipment, advantages.
Особенностью устьевого оборудования является то, что оно работает при больших давлениях порядка 14-140 МПа [1]. Поэтому многие требования, предъявляемые к сосудам под давлением, справедливы для устьевого оборудования. При испытаниях в заводских условиях устьевое оборудование имеет корпус и крышку, то есть представляет собой фактически сосуд под давлением. При этом оно имеет устройство фланцевого соединения с крепежными элементами (шпильки). Завинчивание шпилек с резьбой М42х3-М76х4 даже с помощью гайковерта - очень трудоемкая операция. Обращаясь к аналогии сосудов и аппаратов под давлением, можно сказать, что можно применить быстродействующий затвор. В работе [2] сказано: «Характерной чертой, делающей затвор быстродействующим, является совмещение всех операций открывания и закрывания крышки в одну или две». К таким затворам относятся байонетные затворы, применяемые в сосудах и аппаратах под давлением не один десяток лет. Их недостатком является то, что они применяются для давлений не более 10 МПа. В байонет-ных затворах закрывание и открывание крышки производится за две операции: поворот крышки и прижатие крышки. Однако они неудобны в тех случаях, когда требуется сравнительно часто производить разъем соединения.
Альтернативным вариантом байонетным затворам сосудов под давлением является изобретение RU 2416751C1 [3], в котором закрывание и открывание крышки производится не за две операции, а за одну, в том числе и сжатие прокладки усилием, необходимым для герметичности, которое в устьевых устройствах достигают больших величин.
На рисунке 1 изображен фрагмент стенда с использованием вышеупомянутого изобретения. При вращении зубчатого колеса 5 через резьбу 4 передается усилие наружному силовому кольцу 2, которое, воздействуя через клин, заставляет поворачиваться захват 1 вокруг своей оси. Захват в свою очередь действует на фланец испытуемого устьевого устройства 6, который прижимается к фланцу испытательного стенда.
Для примера рассмотрим фланцевое соединение йу = 350мм; Ру= 35МПа [3], где йу - условный диаметр, Ру - условное давление.
Внутренняя расчетная площадь фланца:
nd® тгО.ЗЗГ
S = —=---= 0,1140 V.
4 4
Сила давления на крышку:
F = 35МПа. Ч 0,1140 = 3914514 Н.
Расчетная сила, действующая на захваты 3,914 МН.
Число захватов - 16.
Сила, приходящаяся на один захват:
в
ВЕСТНИК КГУ, 2014. № 2
F1= 3,914MH: 16 = 0,245 MH.
Момент силы, приходящийся на один захват:
M = 0,245MH Ч 5,5 Ч10-4 = 34,75137 Нм.
1 - захват; 2 - нагруженное кольцо; 3 - разгрузочное круговое кольцо; 4 - резьба упорная усиленная; 5 - зубчатое
колесо; 6 - присоединительный фланец устьевого оборудования Рисунок 1 - Фрагмент стенда для испытания устьевого оборудования
Такие большие усилия предъявляют повышенные требования к прочности резьбы. Поэтому применяется резьба упорная, усиленная по ГОСТ 13535-87 [4].
Кинематическая схема стенда представляет собой следующую цепочку: к штурвалу диаметром 1 м, управляемому двумя операторами, прикладывается момент, равный 700 Нм [5, 208 таблица 3.2.]. Этот момент через шестерню диаметром делительной окружности 0,07 м передается на зубчатое колесо с диаметром делительной окружности 1,5 м. При этом первоначальный момент 700 Нм увеличивается в 21,428 раза до величины 14999,6 Нм.
Определи м усилие в резьбе по патенту Ри 2416751С1.
Момент в резьбе [6]:
мр = tg(a + p) ,
где О - продольная сила в резьбе;
И2 - средний диаметр резьбы (П2 = 638,598мм = 0,6385 м);
а - угол подъема резьбы (а = 5°12');
р - угол самоторможения (при скольжении стали
по стали при смазке f = 0,09 и р = 0,42').
Определяем продольное усилие в резьбе:
Q =
14999,6
у tg (a + Р)
0,6386
= 470206,896Я
0,1
Усилие, действующее со стороны кольца на захваты:
Q 470206,896
sin 6°
0,1045
= 4499587,527Н
То есть с применением наружного кольца со скосом 60 усилие увеличивается в 9,569 раза. Таким образом, усилие, создаваемое стендом, равно 4,999 МН при испытании силой Р1= 3,914 МН. Запас по герметичности 4,999 / 3,914 = 1,149 раз, что вполне достаточно.
Большие усилия, возникающие в устьевых фланцевых соединениях, требуют неординарных решений в уст-
ранении силы трения скольжения между движущимися частями затвора, захватов и наружного кругового кольца. Поэтому спинки захватов предложено выполнить по логарифмической спирали [7]. Ввиду постоянства угла между направлением радиус-вектора спирали и касательной в точке контакта внутреннего конуса силового кольца и спинки захвата происходит относительное перекатывание последних без скольжения, исключающее силу трения скольжения, противодействующую повороту захвата на активном участке прижатия крышки.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1 Предложенная конструкция стенда позволяет значительно снизить трудоемкость изготовления и испытания устьевого оборудования.
2 Стенд может быть рекомендован для внедрения на предприятиях, изготовляющих устьевое оборудование.
Список литературы
1 Фланцевые соединения устьевого оборудования ГОСТ 28919-91.
2 Макаров В.М., Невесенко В.И., Плейкин A.B. Байонетные затворы
аппаратов. М.: Машиностроение, 1980. С.9, с.70.
3 Марфицын В.П., Марфицын A.B., Марфицын С.В. Изобретение к
патенту RU 2416751C1 от 14.08.2009. Затвор повышенной герметичности и вибрационной стойкости с усиленным стопорением и разгрузочным круговым кольцом для сосудов и аппаратов, работающих под внутренним или наружным давлением.
4 Резьба упорная усиленная специальная ГОСТ 15535-87.
5 Гуревич Д.Ф., Шпаков О.Н. Справочник конструктора
трубопроводной арматуры. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1987. С. 209.
6 Сборник задач и примеров по курсу деталей машин: учебное пособие
для машиностроительных техникумов. Изд. 4-е перераб. М.: Машиностроение, 1974, С. 77.
7 Марфицын В.П., Марфицын A.B., Марфицын С.В. Изобретение к
патенту RU 2268428C1 от 19.04.2004. Затвор повышенной герметичности и вибрационной стойкости для сосудов и аппаратов, работающих под внутренним или наружным давлением.
УДК 621.81
Ю.И. Моисеев, Л.Н. Тютрина, Н.Н. Костылева Курганский государственный университет
К ВОПРОСУ ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МНОГОЗВЕННЫХ РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ
Аннотация. Определены предпосылки для расчета производительности рычажного многозвенного механизма промышленного робота. Составлена МаШса^про-грамма. Результаты могут быть использованы при оценке характеристик роботизированных технологических комплексов.
Ключевые слова: рычажные многозвенные механизмы, промышленные роботы, производительность.
Yu. I. Moiseev, L.N. Tyutrina, N.N. Kostyileva Kurgan State University
ON THE PRODUCTIVITY CALCULATION OF MULTIPLE-LINK LEVER MECHANISMS
Abstract. The work shows the preconditions for calculating the performance of a multi-link lever mechanism
СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 9
9
