Kad se na osnovu proračuna izabere vrsta sastavka i odredi korak »e«, treba proveriti izdržljivost sastavka s obzirom na otpor protiv klizanja.

Ovo se vrši upoređenjem vrednosti specifičnog otpora trenja iz tablice i stvarnog opterećenja po cm2 površine preseka zakivka. Pri proračunu ovog opterećenja zamišlja se da je iz cilindričnog kotla izdvojen jedan prsten širine »e«, sl. 40.

 

Slika 40

 

Ovaj deo kotla je napregnut silom koja se izračuna iz projekcije površine »D·e« [cm2] i pritiska u kotlu »p«. Sila D·e·p deli se na dva uzdužna preseka prstena, tako da jedan presek, odnosno sam sastavak, treba da primi polovicu te sile.

Kako se na dužini jednog koraka nalazi »m« zakivaka sa ukupnom površinom preseka m·d2·π/4, opterećenje zakivka po cm2 preseka

${k}_{n}=\frac{4D\cdot e\cdot p}{2m\cdot {d}^{2}\cdot \pi }=\frac{2D\cdot e\cdot p}{m\cdot {d}^{2}\cdot \pi } \ {\left[ {kp/{cm}^{2}} \right]}; \quad {k}_{n}\le {k}_{n \ dozv}$

Dozvoljene vrednosti specifičnog otpora protiv klizanja date su u pregledu vrsta kotlovskih sastavaka.

 

Proračun kotlovskih sastavaka

Iz formule za proračun debljine lima izlazi da za dati materijal, debljina kotlovskog lima, a prema tome i jačina sastavka, zavisi od proizvoda D·p. Ukoliko je ovaj proizvod veći utoliko i sastavak treba da bude jači. Za međusobno upoređivanje raznih vrsta kotlovskih sastavaka služi veličina sile koja otpada na deo cilindričnog kotla širine 1 cm.

 

Slika 41

 

Ako se iz kotla izdvoji prsten širine 1 cm, sl. 41, tada se sila koja napreže ovaj deo kotla izračuna iz projekcije površine prstena i pritiska u kotlu: D·1·p [kp]. Na sam sastavak tada otpada sila

$\frac{P_1cm}{2}=\frac{D\cdot p}{2} \ {\left[ {kp} \right]}$

Prema ovoj vrednosti izabere se vrsta sastavka i izradi se njegov proračun na osnovu podataka datih za sve glavne vrste kotlovskih šavova.

 

Glavne vrste kotlovskih sastavaka i konstrukcioni podaci za njihovo izvođenje:

  1. Jednoredni jednosečni sastavak, sl. 42, uzima se za vrednosti:

Slika 42

 

  1. Dvoredni jednosečni sastavak sa naizmeničnim rasporedom zakivaka

Slika 43

 

  1. Dvoredni jednosečni sastavak sa paralelnim rasporedom zakivaka

Slika 44

 

  1. Troredni jednosečni sastavak

Slika 45

 

  1. Jednoredni dvosečni sastavak

Slika 46

 

  1. 1,5 redni dvosečni sastavak

Slika 47

 

  1. 1,5 redni dvosečni sastavak sa povećanim korakom u krajnjim redovima

Slika 48

 

  1. Dvoredni dvosečni sastavak

Slika 49

 

Primer. Cilidrični parni kotao radi sa p=15 at natpritiska ima prečnik D=1800 mm. Odrediti vrstu sastavka i izračunati sve potrebne dimenzije uzdužnog i poprečnog šava. Materijal: kotlovski lim Č. 1202 jačine 36 kp/cm2.

  1. Da bi se na osnovu tabelarnih podataka mogla odrediti vrsta sastavka, treba najpre izračunati vrednost:

$\frac{D\ p}{2} =\frac{180\cdot 15}{2}=1350 \ kp/cm$

Kod većih prečnika kotlova i većih pritisaka ne može doći u obzir uzdužni preklopni sastavak, već se mora odabrati sastavak sa podmetačima.

 

  1. Prema vrednosti sile koja napreže sastavak širine 1 cm, a na osnovu podataka za sl. 48 i 49, moglo bi se zaključiti da će verovatno biti dovoljan 1,5 redni, sl. 48, ili dvoredni sastavak, sl. 49. Od ovih sastavaka prvi ima koeficijent slabljenja lima φ=0,82, a drugi φ=0,76. Izaberemo prvi sastavak, jer je on povoljniji u pogledu utroška materijala.

    Za ovu vrstu sastavka je S=4, a prema tome dozvoljeno naprezanje za lim iznosi

${\sigma }_{dozv}=\frac{\sigma _B}{4}=\frac{3600}{4}= 900 \ kp/{cm}^{2}$

 

  1. Sada se na osnovu ove vrednosti izračuna debljina lima:

$t=\frac{D\cdot p}{2\phi \cdot \sigma _z}+0,1=\frac{180\cdot 15}{1\cdot 0,82\cdot 900}+0,1=2\ cm$

$t=20\ mm$

 

  1. Prečnik zakivka, na osnovu formule iz tablice:

$d=\sqrt{5 \ t}-0,6=2,5 \ cm$

Ova se vrednost zaokruži na najbližu veću vrednost prečnika normalnog zakivka: d=26mm.

 

  1. Izračuna se korak u krajnjem redu zakivaka prema normi:

$e=5\ d+1,5\ cm; \quad e=5\cdot 26+15=145mm$

usvaja se e=140 mm, jer u odnosu na otpor trenja sastavak je jači ako je korak manji.

 

  1. Proveri se koeficijent slabljenja lima:

$\phi =\frac{e-d}{e}=\frac{140-26}{140}=0,815$

što približno odgovara vrednosti iz tablice.

 

  1. Proveri se izdržljivost sastavka u odnosu na otpor trenja. Prema prethodnom, sastavak je na širini »e« izložen sili

$\frac{D\cdot e\cdot p}{2}=\frac{180\cdot 14\cdot 15}{2}=18900 \ kp$

U prenošenju ove sile učestvuju tri puna dvosečna zakivka (m=3) odabranog sastavka, sl. 48; prema tome, na svaki cm2 preseka zakivka otpada sila:

$k_n=\frac{2D\cdot e\cdot p}{m\cdot {d}^{2}\cdot \pi }=\frac{4\cdot 18900}{3\cdot {2,6}^{2}\cdot \pi }=1130 \ kp/{cm}^{2}$

Ova vrednost može da se zadrži kao granična, pošto je dozvoljena vrednost specifičnog otpora trenja, iznosi

${k}_{n \ dozv}= 1150 \ kp/{cm}^{2}$

Ako se ide za tim da se pri odabranom sastavku postigne veća sigurnost protiv klizanja limova, može se povećati prečnik zakivka ili smanjiti vriednost koraka »e«.

 

  1. Proveri se naprezanje lima u krajnjem redu zakivaka usled sile $D \cdot e\cdot p/2 = 18900 \ kp$

${\sigma }_{z}=\frac{18900}{{\left( {e-d}\right)} \cdot t}=\frac{18900}{{\left( {14-2,6} \right)}\cdot 2}=829 kp/{cm}^{2}$

što je manje od usvojene vrednost σ=900kp/cm2. Ova razlika dolazi uglavnom zato što je izračunata debljina lima povećana za 1 mm.

Uz pretpostavku podjednake podele opterećenja prvi red zakivaka, gde se na polju 1 koraka nalazi samo jedan zakivak, prima silu

$P_1=\frac{18900}{3}=6300 \ kp$

a prema tome naprezanje lima u II redu zakivaka:

$\sigma _z=\frac{18900-6300}{{\left( {14-2\cdot 2,6} \right)}\cdot 2}=716 \ kp/{cm}^{2}$

 

  1. Odstojanje krajnjih zakivaka od ivice lima:

$a_3=1,5\cdot d=1,5\cdot 26=39 \ mm$

zaokružuje se na a3=40 mm.

 

  1. Razmak između redova:

$a_1=0,4\cdot e=0,4\cdot 140=56 \ mm$

U cilju smanjivanja težine sastavka i uspešnijeg podbijanja obrađuju se ivice podmetača prema sl. 48, ali je to skupo u pogledu obrade ivica.

 

  1. Sada se prelazi na određivanje poprečnog sastavka. Pri tom se iz tehničkih razloga i za poprečni sastavak zadrži isti prečnik zakivka d=26 mm.

    Poprečni sastavak kotla izložen je sili

$P=\frac{{D}^{2}\pi p}{4} \ {\left[ {kp} \right]}$

Na 1 cm obima kotla otpada tada sila

$P_1cm=\frac{{D}^{2}\pi p}{4} \div D\pi =\frac{D \ p }{4} \ {\left[ {kp/cm} \right]}$

Za gornji primjer

$P_1cm=\frac{D \ p}{4}=\frac{180\cdot 15}{4}=675 \ kp/cm$

Prema ovoj sili mogao bi se odabrati dvoredni preklopni sastavak sa naizmeničnim rasporedom zakivaka, sl. 43.

 

  1. Veličina koraka tada iznosi:

$e=2,6 \ d + 1,5 \ cm; \quad e=2,6\cdot 26+15=82mm$

 

  1. Broj zakivaka »n« u jednom redu poprečnog sastavka, s obzirom na prvobitnu dužinu lima, odnosno na srednji prečnik kotla D+t:

$n=\frac{{\left( {D+t} \right)}\pi }{e}=\frac{{\left( {180\cdot 2,0} \right)}\cdot 3,14}{8,2}\approx 70 \ zakivaka$

Obim kotla treba podeliti u 70 jednakih delova, tako da je konačna veličina koraka:

$e=\frac{{\left( {D+t} \right)}\pi }{70}=\frac{182\cdot \pi }{70}=8,16 \ cm; \quad e=81,6 \ mm$

 

  1. Proveriti naprezanje od istezanja u poprečnom preseku lima. Pošto na 1 cm obima otpada sila (D·p)/4 onda na polju koraka »e« deluje sila

$P_c=\frac{D\cdot e\cdot p}{4}=\frac{180\cdot 15\cdot 8,16}{4}=5508 \ kp$

Naprezanje lima od istezanja

$\sigma _z=\frac{P_c}{{\left( {e-d} \right)}\cdot t}=\frac{5508}{{\left( {8,16-2,6} \right)}\cdot 2}=500kp/{cm}^{2}$

 

  1. Izdržljivost sastavka u odnosu na otpor trenja (m=2 zakivka)

$\frac{4 \ P_c}{m\cdot {d}^{2}\cdot \pi }=\frac{4\cdot 5508}{2\cdot 3,14\cdot {2,6}^{2}}=520 \ kp/{cm}^{2}$

prema podacima iz tablice, dozvoljeni otpor protiv klizanja iznosi 650 kp/cm2.

 

Spajanje zakivcima

Proračun kotlovskih sastavaka

Nepropustljivi sastavci

Čvrsti sastavci

 

Ceo sadržaj knjige: Elementi mašina - Inženjer Vasilije Volkov

Submitted by Čeh Jan on