О расчете напорных рукавов по нагрузкам, деформациям и перемещениям несущих элементов слоев каркаса

Многослойные рукава изготовляют иногда с неоднородными каркасами:

а)  резинотканевые: из различных тканевых слоев; с утолщен­ной резиновой прокладкой разобщающей (для повышения гиб­кости) тканевые прокладки;

б)   оплеточные: с различным количеством га нитей в потоке; с различными углами а в каждой оплетке; с применением значи­тельных по толщине резиновых прослоек б_р;

в)   комбинированные из основных видов: с текстильными оплетками, положенными поверх тканевых прокладок; с проволоч­ными оплетками или плетенками, положенными поверх плетеных или тканевых прокладок; с проволочной спиралью, положенной поверх тканевых прокладок под углом, близким к 90°, и другие.

Различие в структурах и прочности элементов усложняет рас­чет. Особенно это сказывается в конструкциях, где жесткие эле­менты, например металлические спирали, расположены среди более растяжимых тканевых прокладок. В приближенном расчете таких рукавов сопротивление их разрыву принимали равным сумме сопротивлений отдельных несущих его слоев, относя нагружение каждого несущего слоя к тому моменту, когда разрывается наиболее жесткий из них.

Как пример приводим расчет напорных рукавов, усиленных проволочной спиралью.

В приближенном расчете рукавов с проволочными спиралями, положенными под углом, близким к 90° (поверх тканевых прокла­док, закроенных под углом в 45°), полагали, что такие спирали увеличивают прочность рукава вдвое. Это основано на том, что радиальная жесткость проволочной спирали принудительно удерживает стабильность диаметра d_2K. В результате этого угол а_к остается постоянным и, независимо от числа прокладок i, расчет текстильной части каркаса приводится к уравнению (12.24). Однако, вследствие одновременного бандажирующего эффекта спирали, фактическое разрывное давление может возрасти, по крайней мере, до величины, отвечающей разрывной прочности этого же резинотканевого каркаса рукава в осевом направлении, т. е. примерно вдвое.

Дополнительное сопротивление р резинотканевого каркаса ру­кава разрыву, создаваемое одним витком из проволоки проч­ностью k, положенной с шагом t, под углом а, близким к 90° к образующей, составляет

Значение р в уравнениях [12.43), (12.44) целесоооразно при­нимать равным 1,1 р_в по уравнению (12.24). В сопоставлении их можно найти требуемую прочность проволоки на разрыв k и ее диаметр. Такой рукав, двойной прочности по окружному направ­лению, имел бы прежнюю прочность по оси, если вплоть до разрыва сохраняются в нем стабильными угол а_к и диаметр d_2K.

Из уравнения (12.45) следует, что это условие может быть обеспечено лишь при аk = 45°

При другом начальном а_к, большем 45°, достигаемое таким путем усиление будет меньше и, в частности, при оплетке с углом а_к = 54°44″; когда Т_т = 2Т, спираль как стабилизатор угла а_к будет бесполезна. Однако, действуя как бандаж, спираль одно­временно окажет некоторое сопротивление увеличению диаметра, возникающему за счет растяжения текстильного материала кар­каса. Следовательно, усиливающее действие спирали и в этом случае может иметь некоторое значение. Точный расчет усиления прочности рукава спиралью потребовал бы: учета распределения нагрузки между прокладками и спиралью (или спиралями), учета добавочного осевого сопротивления, вводимого жесткостью спи­ральной пружины, влияния ее как бандажа на резинотканевом каркасе; установления угла а_в и влияния его на; осевую проч­ность.

В ряде работ В. И. Трещалова и автора ведется разработка такого обобщенного расчета по нагрузкам, деформациям и перемещениям несущих эле ментов слоев каркаса, с учетом двумерности их нагружения гидравлическим да­влением и возможных добавочных осевых и других нагружений.

Поскольку та кой расчет должен учитывать ряд параметров, не представляется возможным вводить в уравнение механические характеристики исходного текстиля (су ровья) и поправки, показывающие изменение его в условиях изготовления ру­кавов. По этой причине в уравнении (12.46) первый множитель, названный «несущей способностью потока», следует определять в соответственных условиях двумерного нагружения и увеличения диаметра слоя оплетки по результатам испытаний однослойных модельных рукавов или, в возможных случаях, по дан­ным двумерного растяжения прорезиненного и вулканизованного текстиля.

В расчетные уравнения сопротивления напорных рукавов гидравлической на­грузке не входит длина рукавов. Однако практические испытания показывают, что с увеличением длины рукавов средняя величина прочности их уменьшается. Причина этого — влияние на прочность масштабного фактора, сказывающееся и в других видах РТИ. Величину снижения прочности по этой причине можно учесть лишь статистически. Обычно увеличение длины ведет к уменьшению среднего значения прочности при одновременном снижении разброса данных; уменьшение длины — к увеличению средней прочности, но при этом увеличивается и разброс данных.