вого кольца 6. При установке катушки в магнитопровод полюс 4 вынимается из трубки, катушка надевается на разделительную трубку, а затем во втулку 3 вставляется полюс 4.

Для условий, исключающих применение резиновых уплотнений, торец трубки 3 соединяют с фланцем 5 сваркой или пайкой. При этом обмотка наматывается на разделительную трубку между фланцами.

Конструкция, изображенная на рис. 20,а, преимущественно применяется во встроенных герметичных АЭМП толкающего типа с втягивающимся сердечником, предназначенных для управления исполнительными механизмами распределительных клапанов с рабочим давлением до 10 МПа, работающих в условиях многократных статических напрузок. При низких давлениях рабочей среды (до 0,6 МПа) и малых статических и динамических нагрузках применяются цельнотянутые тонкостенные герметизирующие разделительные трубки из коррозионностойкой маломагнитной стали или латуни (рис. 20,в).

Конструкция трубки, преимущественно применяемая во встроенных герметичных АЭМП, магнитопровод которых не имеет полюса, изображена на рис. 20,в.

При высоких избыточных давлениях рабочей среды (до 15,0 МПа) и прп многократных статических нагрузках во встроенных герметичных АЭМП применяется разделительная Т1рубка, показанная на рис. 20,г, имеющая утолщение на торце, что обеспечивает повышенную прочность соединения. Герметизирующая разделительная трубка содержит полюс 1, непосредственно трубку 2 и фланец 3. Герметизирующая трубка 2 преимущественно выполняется из маломагнитной коррозионностойкой стали марок 08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т (ГОСТ 5632-72), абсолютная магнитная проницаемость которых находится в пределах 1,08-1,2 Гн/м. Полюс выполняется из ферромагнитных сталей марок 12X17, 14Х17Н2 (ГОСТ 5632-72), прецизионного сплава 16Х (ГОСТ 10160-75). Фланец 3 в зависимости от агрессивности рабочей среды выполняется из стали марок 12X17 или 08Х18Н10Т. Для относительно нейтральных рабочих сред фланец и полюс выполняются из электротехнической стали марки 10895 или малоуглеродистой стали марки 10 с гальваническим покрытием. Конструктивно фланец может выполняться из одной заготовки с трубкой, быть приваренным к ней или надеваться на нее (накидной фланец). Диаметры болтов (шпилек), шаг их установки и толщина фланца рассчитываются в зависимости от его размера, давления рабочей среды, материала уплотнения. Метод

расчета фланцевых соединений изложен в [5]. Выбор толщины стенки V разделительной трубки производится по расчетному давлению в ее внутренней полости рр, расчетной температуре tp и допускаемому напряжению [он], определяемому по механическим свойствам материала при расчетной температуре [4, 13] и заданному внутреннему диаметру Db. Под рабочим давлением разделительной трубки понимается максимальное внутреннее избыточное давление, возникающее при расчетной температуре и нормальном протекании рабочего процесса без учета гидростатического давления рабочей среды и допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительных устройств. Под расчетным давлением для герметизирующих разделительных трубок понимается давление, на которое рассчитана их прочность. Расчетное давление принимают равным рабочему или превышающим его. Если на разделительную трубку действует гидростатическое давление, составляющее не менее 5% рабочего, то расчетное давление должно быть на столько же повышено.

Расчетная температура определяется на основании тепловых расчетов или результатов испытаний. При положительных температурах среды за расчетную температуру принимается наибольшее значение температуры стенки. При отрицательных температурах за расчетную температуру принимается температура +20 °С. Если тепловые расчеты или измерения невозможны и если во время эксплуатации температура стенки повышается до температуры рабочей среды, за расчетную температуру принимается наибольшая температура среды. Во всех случаях расчетная температура не может быть ниже --20°С.

Рассмотрим последовательность расчета [4, 13] герметизирующей разделительной трубки на рис. 20,г со следующими исходными данными: материал трубки - сталь 08Х18Н10Т; расчетное давление избыточное во внутренней полости Рр=2,5 МПа; расчетная температура стенки tp= = 100°С; масса сердечника т=0,06 кг; масса полюса тп = 0,04 кг; рабочий ход сердечника 6 = 5,3-10- м; время движения сердечника /=0,02с; допускаемое количество циклов срабатывания [Л]=10; внутренний диаметр герметизирующей трубки Лв=1,4-10- м (определяется при расчете магнитной системы и обмоточных данных АЭМП).

Проектный расчет. За допускаемое напряжение [он] при расчетной температуре стенки принимается наименьшее из значений ав/ в, а*о,2/ о,2, т. е.

[ан]=т!п(ав/ в; 0*0,2/ 0,2),

где ав--минимальное значение предела прочности прн расчетной температуре; а0,2 - минимальное значение предела текучести при расчетной температуре; в и по.2 - коэффициенты запаса прочности по пределу прочности и пределу текучести: из [4] /7в=2,6, /го,2=1,5.

Для стали 08Х18Н10Т при 100°С [13] о°°=460 МПа, <[°1 = 210 МПа. Тогда

[ан]=т!п(460/2,6; 210/1,5)=140 .ЧПа.

Расчетная толщина стенки разделительной трубки, нагруженной только внутренним избыточным давлением,

v,=p,D./ (2 [а ] -Рр) = 2,5 1 ,4Х

Х10-7(2-140-2,5) =0,126-10-3 м.

Толщину стенки следует принять

vp-j-C

Коэффициент с учитывает увеличение толщины стенки для компенсации коррозии, минусовых допусков и утончения при технологических операциях, а также механические нагрузки (кроме избыточного давления), приложенные к трубке при работе в составе изделия. Значение с выбирается на основании опыта проектирования, изготовления и эксплуатации с учетом конкретных исполнений ДЭМП и исполнительного механизма 18]. Принимаем v=0,75X Х10~ м. Значение радиуса r (см, рис. 20,г) в первом приближении принимается из конструктивных и технологических соображений: /?=0,4-10- м.

Поверочный расчет. Динамические напряжения. При ударе сердечника о полюс в трубке возникают динамические напряжения. Скорость сердечника в момент удара при равноускоренном движении

у =26/=2.5,3-10-3/0,02=0,53 м/с.

Скорость движения системы сердечник - полюс при их соударении

Vc.n = mvj (m-f mn) = 0,06 0,53/ (0,06-f0,04) = 0,32 м/с.

Потенциальная энергия деформации трубки

nayl,s,/2Et,

где /т -длина трубки (определяется из чертежа); Оу - амплитуда возникающего при соударении полюса и сердечника динамического напряжения; St - площадь поперечного сечения трубки (определяется по внутреннему диа-

метру и толщине стенки трубки); е (модуль упругости материала при расчетной температуре) =2,02-10= МПа для стали 08Х18Н10Т при 100°С [13].

Кинетическая энергия движения системы сердечник - полюс

t=[v {m+m,)]l2s. По закону сохранения энергии п=т. Следовательно,

°у - с. п / е{т + m,)lgs, -

= 0,32/2,02-10(0,06-f 0,О4)/9,81-0,347-10-*-3.10- = = = 44,8 МПа. Общие мембранные напряжения

a=Pp(DB-fv)/2v=2,5(l,4-f0,75X Х10-з)/2-0,75-10-з.=24,5 МПа.

Осевые мембранные напряжения от давления среды на стенку трубки

аг=0,5ат=0,5-24,5=12,25 МПа.

При Оу/огО,1-4-0,05 ударные напряжения можно не учитывать. Для рассчитываемого варианта ударными напряжениями пренебрегать нельзя, так как ay/az= =44,8/12,25=3,65. С учетом ударной нагрузки осевые мембранные напряжения

a,=a2-fay=12,25-f44,8=57,05 МПа.

Приведенные мембранные напряжения а%р=тах(аг; am)=mах (57,05; 24,5) =57,05 МПа.

Для выполнения условия прочности мембранные напряжения не должны превышать допускаемых опрОн. В данном примере условие прочности выполнено: 57,05 МПа<140 МПа.

Размах приведенных напряжений. В месте соединения фланца с разделительной трубкой действует изгибающий момент [1]

М=рр/2р2,

где р - параметр цилиндрической оболочки [1]:

P=l,285/rcTv; Гст - средний радиус стенки трубки:

г =0,5 (DB-f V) =0,5 (1,4 -10-2-f 0,75-10-) = = 0,737-10-2 м.

Напряжения от осевого изгибающего момента

а = 1,82ррГст/г=1,82 2,5-0,737-10-/0.75- 10-з=44,7 МПа.

В месте соединения действует также кольцевой изгибающий момент [13]

где Цп - коэффициент Пуассона материала. При этом возникают кольцевые изгибающие напряжения

о- о = 0,3-44,7==13.41 МПа.

Напряжения на наружной поверхности разделительной трубки:

осевые о-= + о = 12,25 - 44,7 - 32,46 МПа;

кольцевые о7= - о = - 13,41 МПа.

Напряжения на внутренней поверхности разделительной трубки:

осевые о+= о,о = 12,25-1-44,7 = 56,95 МПа; кольцевые о = о =13,41 МПа.

Осевые напряжения с учетом ударной нагрузки: на наружной поверхности трубки:

при одинаковом направлении нагрузок давления и

ударной: a-z = a-z-a = -32,45-44,8=-77,25 МПа; при противоположном направлении нагрузок

a=a-z+ay=-32,45+44,8=12,35 МПа; на внутренней поверхности разделительной трубки: при совпадении направления нагрузок давления и удара сердечника о полюс

5+г=а+,+ау=56,95+44,8= 101,75 МПа; при несовпадении нагрузок

а+г=а+г-сту=56,95-44,8=12,15 МПа. Приведенные напряжения в трубке: на наружной поверхности

я = max( 171; о-; [о--о-)= = тах(77,25; 13.41-, 90,66) = 90, 66 МПа; иа внутренней поверхности

° =шах(с;; о;; о;-о;1) =

= гаах(101.75; 13,41; 88.34) 101,75 МПа.

Размах приведенных напряжений в разделительной трубке [13]

ан = тах(а+н; о-д) =тах(101,75; 90,66) = 101,75 МПа.

Размах приведенных напряжений должен удовлетворять условию прочности

ан<2,5[ан].

Для данного примера 101,75 МПа<2,5-140 МПа и,следовательно, условие прочности выполнено.

Амплитуда приведенных напряжений (расчет на циклическую прочность). Амплитуда приведенных напряжений в месте соединения разделительной трубки с фланцем (сечение А-А рис. 20,г)

аа = 0,5он/Са.

Точное определение значения коэффициента Ка является достаточно сложной задачей и может быть произведено лишь на основании исследований образцов на циклическую прочность. В первом приближении значения Ка принимаются по справочным данным [13]:

при радиусе R=\0~ м

/?/v= 10-70,75-10-3= 1,3 и Ka=lfi;

аа=0,5-101,75-1,6=81,4 МПа;

при радиусе i/?=0,4-10- м

/?/v=0,4-10-3/0,75-10-3=0,53 и Ка=\,8]

аа=0,5-101,75-1,8=91,57 МПа.

Определение допускаемой амплитуды приведенных напряжений для стали 0Х18Н10Т производится по формулам [13]

2,ЗЕ

.(я.гчш) -

100 100 -ф

а 1-л

где т - показатель степени по [13]; г - коэффициент асимметрии цикла напряжений; if- относительное сужение поперечного сечения образца при статическом разрушении растяжением при расчетной температуре, % [13]; а 1 - предел усталости при симметричном цикле растяжение-сжатие, МПа.