Геометрия каркаса напорного рукава

 Поведение рукава при   гидравлическом   испытании.   Практика гидравлического испытания напорных рукавов с небольшим коли­чеством тканевых прокладок, закроенных под углом 45°, показы­вает, что при возможности свободного изменения диаметра и длины рукава с повышением давления вначале происходит некоторое уве­личение наружного диаметра и уменьшение длины рукава, закан­чивающееся, в последующем, увеличением обоих этих параметров. При испытании рукавов с оплеткой наблюдается либо описанное, либо обратное явление: увеличение длины и уменьшение диаметра рукава, зависящие от величины угла расположения нитей оплетки по отношению к образующей. Рукава с оплеткой, положенной под углом менее 54—55°, при поднятии давления увеличиваются по диа­метру и уменьшаются по длине; угол оплетки увеличивается. Ру­кава с оплеткой, положенной под углом, большим 55°, увеличи­ваются по длине и уменьшаются по диаметру; угол оплетки умень­шается. Рукава с оплеткой, положенной под углом 54—55°, вначале мало изменяются по диаметру или по длине. В рукавах с ткане­выми прокладками, помещенными так, что по окружности рукава располагаются нити утка, а по длине нити основы (или наоборот), практически не наблюдается заметного изменения угла расположе­ния нитей; длина и диаметр рукава увеличиваются одновременно.

Описанное изменение размеров рукава в условиях гидростатиче ского его нагружения — следствие двух одновременно проявляю щихся причин: смещения нитей под влиянием сил, развивающихся в стенке рукава при повышении в нем давления, и растяжения ни тей из-за возрастающего их нагружения. Причиной смещения ни­тей   являются   силы,   развивающиеся   в   стенке  рукава   слоистой структуры   под действием давления на внутреннюю его   поверх ность. Смещение теоретически продолжается до тех пор, пока нити не примут направление, совпадающее с направлением внутренних сил в каркасе. Практически же смещение нитей, так называемое становление каркаса, проявляется лишь в большей или меньшей степени в зависимости от сдвиговой жесткости каркаса. Последняя обусловлена: видом и плотностью m элементов  текстильной  коп струкции, величиной конструкционных (начальных) углов ак; ко­личеством несущих нагрузку слоев каркаса; типом резины, запол­няющей  клетки между нитями   и   составляющей  резиновые   про слойки. Если модуль упругости материала, образующего каркас, мал, увеличение размеров диаметра, вследствие растяжения нитей рукава, становится значительным даже в рукавах с элементами, уложенными под углом, большим 55°.

Геометрическая интерпретация положения элемента каркаса рукава. Структура каркаса рукава определяет его прочность и воз­можные изменения геометрических параметров. Применяя метод развертки на плоскость внутренней поверхности каркаса рукава (см. рис. 82), можно исследовать геометрию каркаса рукава. Зави­симость   геометрических   параметров,   определяемая   уравнением

Два последних уравнения позволяют дать геометрическую ин­терпретацию элемента конструкции каркаса при постоянной длине этого элемента l и переменном значении угла а. Допустив, что нити каркаса абсолютно жестки, исследуем зависимость изменения внутренней поверхности Si каркаса рукава и объема Vi по этой поверхности от изменения величины угла а. Боковая поверхность цилиндра, на котором положен трехмерный спиральный виток длины l, определяется уравнением (12.3). Дифференцируя его, получаем:

Экстремальное значение определяется уравнением

Согласно рис. 183, необходимо принять положительное значение критического угла. При найденном его значении вторая производ­ная отрицательна:

 Следовательно, при закрое ткани под углом 45° внутренняя по­верхность каркаса рукава Si имеет максимальную величину.

При увеличении диаметра такого рукава, происходящем при гидравлическом испытании, ткань каркаса размещается по мень­шей поверхности. Это обстоятель­ство, наряду со сдвиговой жест­костью каркаса, затрудняет пере­мещение элементов конструкции рукава с тканевыми прокладками, чем и объясняется обычно наблю­даемое отставание увеличения диа­метра рукава с тканевыми про­кладками при разрыве против ожи­даемого по расчету.

Объем рассматриваемого цилинд­ра определяется уравнением  (12.4).

 

По замечанию, приведенному выше, критическое значение опре­деляется следующим уравнением:

 При найденном  критическом значении угла а  вторая   произ­водная, равная 

Строго говоря, изложенные суждения применимы лишь для «идеального» каркаса, образованного двумя слоями обмотки ни­тями малой толщины, к смещению которых, из-за наличия резино­вой прослойки, не встречается внешних препятствий. Эти суждения не могут быть распространены на случай граничных значений уг­лов а, равных 0 и 90°.

449 просмотров

Комментарии