Дополнительная составляющая осевого усилия патрубка с резинокордной оболочкой Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 678.4.06:62 - 567.14

A.B. Онуфриенко, А. V. Otutfrienko Е.С. Аникин, E.S. Anikin A.B. Зуоарев, А. V. Zubarev В Л. Щепетков, V.A. Shepetkov

ФГУП «Научно-производственное предприятие «Прогресс», г. Омск, Россия FSUE «Scientific and Production Enterprise «(Progress:», Omsk, Russia

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ OCEBOEO УСИЛИЯ ПАТРУБКА С РЕШНОКОРДНОЙ ОБОЛОЧКОЙ

THE AXIS STRENGTHENING .ADDITIONAL COMPONENT OF THE BRANCH-PIPE WITH THE RUBBER-CORD CUSHION

Сформулировано правило изменения характеристики дополнительного осевого усилия при нагруженнн патру&ка с релшокорднон оболочкой внутренним давлении.

It is formulated the change characteristic rule of the additional axis strengthening under the inner pressure loading the branch-pipe with the rubber-cord cushion.

131

Ключевые слова: резтокордная оболочка; патрубок

Keywords: rubber-cord cushion, branch-pipe

Рассмотрим цилиндрическую решнокордвуп оболочку с фланцами. Такую конструкцию принято называть патрубком (рис. 1) [1].

Одним из требований., предъявляемых к патрубкам, является сохранение линейных размеров при изменении давления во внутренней полости.

Y

Z I

z+

Lu

Рнс. 1. 1.

фланцы патрубка, 2 - ре.ншокордная оболочка патрубка; Ъ - ось вращения резннокорднон оболочки патрубка, она же ось перемещения: II и Т направления перемещения: 1л - исходная длина патру&ка.

Для цилиндрической оболочки, нагруженной равномерно распределенным внутренним давлением р; интенсивности меридионального "Л и окружного усилий Тэ определяются согласно уравнениям равновесия [2]

2 '

T2=pR.

(1)

где р - внутреннее давление; II - радиус оболочки.

В рассматриваемой цилиндрической сетчатой резинокордной оболочке слои кордной ткани обоих направлений расположены под углом Р к меридиану оболочки.

Технология изготовления резинокордной конструкции такова, что первоначально из полоша обреганенного корда шириной Вс. нарезают по заданному углу закроя р ленту1 шириной Ве Полученную ленту накладывают на сборочный барабан таким образом, чтобы намотка ленты производилась встык по длине окружности сборочного барабана. Величина угла закроя р лежит в пределах 0" < К < 90°.

Проводя радиусом К (К = ОМ = ОК. = О А = = Вр) четверть окружности (рис. 2). получим наглядное представление зависимости числа нитей в ленте Вр от угла закроя корда р .

О

о.

4 1

в\ 1

(£

V /

\ / II О

кЧУ

>

м

Рнс. 2.

При заданном угле закроя р число нитей в ленте можно вычислить по следующей фор-

муле :

уф) =

OKcosp 2itRecosp

t t

Шаг нити t и плотность i взаимосвязаны:

= 2тК^1С05р = Bpicosp.

(2)

(3)

Наложение ленты на сборочный барабан производится таким образом, чтобы угол закроя Р был постоянен на всей длине патрубка. Постоянство угла 0 между меридианом и направлением нити есть свойство винтовой линии. Уравнение винтовой линии, образованной кордной нитью, на радиусе Б^ поверхности оболочки патрубка в цилиндрических координа-

х = R6 cos<p у = R6 sin ф, ï -

tgp

№

где <p - по.тярный угол, отсчитываемый от оси X.

Полученные выражения определяют закон расположения нитей, или геометрию нити, которая зависит от угла закроя кордной ткани р и шага нити t, а также радиуса сборочного барабана. Все другие геометрические характеристики могут быть получены из приведенных (2-4) выражений.

Рассмотренное построение нити на поверхности определяет ее как геодезическую линию, которой присуще постоянство усилия по длине нити.

Интенсивности усилий в меридиональном и окружном сечениях цилиндрической сетчатой оболочки составляют

T! = Nui cos2 p. T, = Nui sin2 p, (5)

где N - усилие на нить; п - количество слоев в оболочке.

Подставив (5) в уравнения равновесия (1) и произведя преобразования в уравнениях, получим

tgJp = 2.

(6)

Из (6) следует, что внутреннее давление полностью воспринимается нитями корда при равновесном угле ¡I'1 = 54°44.

При равновесном угле направление нитей корда совпадает с направлением внутренних сил в резинокордном композите патрубка. Давление во внутренней полости не вызывает изменений линейных размеров, а объем внутренней полости достигает максимальной величи-

В процессе перехода к равновесному состоянию в оболочке патрубка возникает дополнительная составляющая осевого усилия, представимого в виде произведения двух независимых друг от друга функций

<3=о(рда(р)г (?)

где Q - дополнительное осевое усилие; G(p, R) - функция нагрузки

G = îtpR- ;

<7.l)

Т(Р) - тригонометрическая функпия (рис. 3), зависящая только от угла р и определяющая знак произведения (7).

T(P) = 4--l- (7.2)

Рес.

Для подтверждения зависимостей (7) стендовые испытания патрубков с ре зинокордной оболочкой на растяжение-сжатие проводят при следующих положениях.

Если при подаче в резинокордную оболочку патрубка избыточного давления она начинает удлиняться, то соответствующее усилие растяжения будем называть растягивающим. В соответствии со схемой нагрузок - перемещений (рис. 1), растяжение патрубка происходит в направлении оси Т

Величину растягивающего усилия в точке 2 = 0 будем называть дополнительным растягивающим усилием, или распорным растягивающим, и обозначать Орр. Максимальное перемещение патрубка при О = 0 будем называть распорным растягивающим перемещением и обозначать 2рр (рис. 4).

Аналогично для сжимающего усилия.

Величину сжимающего усилия в точке Ъ = 0 будем называть дополнительным сжимающим усилием, или распорным сжимающим, и обозначать Орс. Максимальное перемещение патрубка при 4 = 0 будем называть распорным сжимающим перемещением и обозначать

Таким образом, характеристика изменения дополнительного осевого усилия патрубка имеет вид:

^_.(3рр>0, ¿рр< 0 растяжение ^

Орс<0, 2рс> 0 сжатие Обобщая полученные результаты, сформулируем следующее правило: - дополнительное распорное усилие резинокордной оболочки патрубка равно по величине усилию, которое необходимо приложить к фланцам патрубка в осевом направлении для