Жёсткие опоры
Линейное расширение и усадка
При работе с трубами с высоким коэффициентом линейного расширения используются жесткие опоры. Расширение и усадка труб происходит вследствие изменения температуры. Труба закрепляется с помощью жесткой опоры в нейтральной точке, после чего она может расширяться или усаживаться в обоих направлениях от опоры. Между жесткими опорами устанавливаются скользящие опоры, что позволяет трубе расширяться или усаживаться.
Для выбора типа жесткой опоры необходимо знать следующее:
- из какого материала сделана труба;
-
диаметр трубы и толщина стенки;
-
дополнительные условия, особенно минимальная и максимальная температура;
-
давление в трубе.
Расширение трубы может быть компенсировано двумя способами:
-
естественным образом с помощью температурного компенсатора;
-
естественным образом с помощью компенсационной муфты.
Использование компенсационных муфт
При использовании компенсационных муфт необходимо также принимать во внимание давление в трубе. Поэтому предпочтение отдается компенсированию расширения естественным образом. Жесткая опора в таком случае необходима для направления расширения в сторону температурного компенсатора или компенсационной муфты.
Крепления, располагающиеся между жесткой опорой и температурным компенсатором, необходимы лишь для закрепления трубопровода. Важно, чтобы в них также возникала сила трения, которой будет противодействовать жесткая опора.
Температурный компенсатор
При использовании температурного компенсатора большое значение имеет расстояние от компенсатора до ближайшего крепления трубы. Чем меньше это расстояние, тем большая сила необходима для сгибания компенсатора и передачи расширения в остальную часть трубы. Данной силе противодействует жесткая опора.
Сила Ff, возникающая на жесткой опоре при использовании температурного компенсатора.
-
Сила трения, вызываемая скользящими опорами, Fw.
-
Сила трения, возникающая при сгибании температурного компенсатора, Fb.
Ff = Fw + Fb
Для определения силы сгибания Fb необходимо знать длину компенсатора. Его длина зависит от изменения длины трубы. Изменение длины трубы ΔL зависит от длины L между жесткой опорой и компенсатором, коэффициента расширения α материала трубы и разницы температур ΔT.
ΔL = L x α x ΔT
Длина компенсатора Lb зависит от расширения ΔL,внешнего диаметра трубы Db и свойств материала трубы K.
K зависит от модуля эластичности материала трубы E и максимально допустимого напряжения материала σ.
K = √(1.5 x E)/σ
Сила трения Fw зависит от коэффициента трения μ скользящей опоры и силы тяжести F, действующей на скользящие опоры. Сила тяжести равняется весу трубы с ее содержимым Fp
Fw = Fp x μ
| Символ: |
Описание: |
Измерение: |
| Ff |
Сила, действующая на жесткую опору |
Н |
| Fw |
Сила трения |
Н |
| Fp |
Вес трубы |
Н |
| Fb |
Сила сгибания компенсатора |
Н |
| Db |
Внешний диаметр трубы |
мм |
| Di |
Внутренний диаметр трубы |
мм |
| I |
Момент инерции материала трубы |
мм4 |
| E |
Модуль эластичности материала трубы |
Н/мм2 |
| K |
Константа материала |
|
| Lb |
Длина компенсатора |
мм |
|
ΔL |
Изменение длины трубы |
мм |
|
ΔT |
Разница между макс. и мин. температурой |
°C |
|
α |
Коэффициент линейного расширения материала трубы |
мм/м°C |
|
μ |
Коэффициент трения скользящей опоры |
|
|
σ |
Макс. допустимое напряжение трубы |
Н/мм2 |
|
π |
Математическая константа |
3.142 |