Расчет толщины стенки патрона

На патрон действуют внешние нагрузки – давление грунта и давление от веса подвижного транспорта и от упругого отпора грунта.

Согласно теории профессора М.М. Протодьяконова, разработанной для определения давления грунта на тоннельные выработки в горных породах, на патрон будет действовать давление от грунта, очерченного естественным сводом равновесия по параболе (рис.12). Давление грунта неодинаково в различных направлениях, зависит от геометрических размеров естественного свода и подразделяется на вертикальное и боковое давления, условно принимаемые равномерно распределенными по горизонтальным и вертикальным проекциям поперечного сечения патрона.

3.1 Определяется расчетный пролет разгружающего свода В

В = D ·[1 + tg (45 – j/2)], м,

где	D	-	наружный диаметр патрона, м ([57], стр. 454, табл. 14.6);
	j	-	угол внутреннего трения грунта, зависящий от типа грунта и его состояния (сухой, влажный, мокрый) ([2], стр. 106, табл. 34).

3.2 Определяется высота естественного свода

h = В /(2· f _кр), м,

где

f кр

-

коэффициент крепости грунта, зависящий от типа грунта ([2], стр. 106, табл. 35; [57], стр. 457, табл. 14.7).

Рис.12 Схема распределения давления от грунта на патрон:

а – разгружающий свод грунта над патроном; б – нагрузка от вертикального и бокового давления на патрон при закрытой проходке

3.3 Определяется эквивалентная высота грунта над патроном

Н _экв = h + (r_н/r_гр)· Н, м,

где	h	-	высота грунта над патроном (высота естественного свода), м;
	Н	-	высота насыпи дороги, м;
	rн	-	плотность насыпи, кг/м3 ([22], стр. 183, табл. 5.10);
	rгр	-	плотность грунта кг/м3 ([22], стр. 183, табл. 5.10).

3.4 Определяется эквивалентная высота на уровне центра патрона

Н ⁰_экв = h + r + (r_н/r_гр)· Н, м,

где

r

-

средний радиус патрона, м

r = D /2, м

3.5 Определяется интенсивность вертикального давления на уровне верхней части патрона

р _в = r_гр· g · Н _экв, Па,

где

g

-

ускорение свободного падения, м/с2; g = 9,81 м/с2.

3.6 Определяется интенсивность бокового давления на уровне центра патрона

р _б = r_гр· g · Н ⁰_экв·[(1 – sin j)/(1 + sin j)], Па,

3.7 Определяется упругий отпор грунта, который повышает несущую способность патрона

x = 1/[1 + (l· k · r / Е)·(r /d)³],

где	k	-	коэффициент сопротивления грунта радиальному перемещению, Па ([31], стр. 42, табл. 2);
	Е	-	модуль упругости материала патрона, Па ([22], стр. 179, табл. 5.2; [58], стр. 199; [59], стр. 153);
	d	-	толщина стенки патрона, м. Ориентировочно принимается в зависимости от условного диаметра трубопровода, наружного диаметра патрона и способа прокладки ([57], стр. 454, табл. 14.6);
	l	-	коэффициент.

Для тонкостенных патронов в грунте

l= 4· (1 + k ₁/4· k)/3,

где

k 1

-

коэффициент сопротивления грунта тангенциальному перемещению, Па. Выбирается с учетом зависимости

0 £ k₁ £ k ·tg j

3.8 Определяются расчетные изгибающий момент М и нормальная сила N в наиболее напряженном сечении патрона от действия давления грунта и давления, вызываемого массой подвижного железнодорожного состава, с учетом отпора грунта

М = 0,25·x· r ²·[r_гр· g · n _гр·(Н _экв – Н ⁰_экв·[(1 – sin j)/(1 + sin j)] + р _п· n _п], Па

N = r ·(r_гр· g · H _экв· n _гр + р _п· n _п ), Н,

где	n гр	-	коэффициент перегрузки от собственной массы и давления грунта. Рекомендуется n гр = 1,2 ([2], стр.108; [57], стр.460);
	р п	-	нагрузка от массы подвижного железнодорожного состава, зависящая от расстояния головки рельса до верхней части патрона, Па ([2], стр.108, рис.25; [57], стр.459, рис.14.20);
	n п	-	коэффициент перегрузки от подвижного железнодорожного состава. Рекомендуется n п = 1,2 ([2], стр.108; [57], стр.460).

3.9 Определяется толщина стенки патрона при расчете на прочность

d ³ N /(2· R _н·b· m) + Ö [ N /(2· R _н·b· m)]² + 6· M /(R _н·b· m), м,

где	R н	-	нормативное сопротивление, Па. Принимается равным наименьшему значению предела текучести материала патрона ([59], стр.152, табл.12.1; [58], стр. 198, табл.11.1; [2], стр.103, табл.33; [21], стр.145-148, табл.20);
	b	-	коэффициент однородности материала. Рекомендуется b = 0,9 ([2], стр.108);
	m	-	коэффициент условий работы. Рекомендуется m = 0,75 ([2], стр.108; [57], стр.461).

3.10 Проверяется по формуле Е.Л. Николаи толщина стенки патрона на устойчивость формы поперечного сечения от давления грунта и действия временной нагрузки на поверхности, которые при большом упругом отпоре являются практически равномерно распределенными.

р _кр = r_гр· g · Н _экв· n _гр + р _п· n _п < (n ² – 1)· Е ·(d/ r)³/12 + r · k /(U ³ – 1),

где	р кр	-	критическое давление, Па;
	n	-	коэффициент перегрузки. Рекомендуется n = 1,2¸1,4 ([57], стр.457);
	U	-	целое число

U =Ö1 + r² ·Ö k /(Е · I),

где

I

-

момент инерции сечения патрона, м4

I = (p/64)·(D ⁴ - d ⁴ ), м⁴ ,

где

d

-

внутренний диаметр патрона, м

d = D - 2·d, м

Таблица 19 - Толщина стенки стального патрона в зависимости от способа проходки

([57],стр.454, табл.14.6)

Условный диаметр	Наружный диаметр	Толщина стенки патрона, мм
трубопровода,	патрона,	при проходке	при проходке закрытым способом
мм	мм	открытым способом	проталкивание и горизонтальное бурение	продавливание и проталкивание
300 – 350		9,0	10,0	12,0
400 – 450		10,0	10,0	12,0
		10,0	10,0	12,0
		10,0	10,0	12,0
		10,0	10,0	12,0
		10,0	11,0	14,0
		10,0	11,0	14,0
		10,0	11,0	14,0
		11,0	12,0	14,0

Таблица 21 – Техническая характеристика насосов*

Таблица 22 – Техническая характеристика насосов (n = 3000мин^-1)**

Примечание. * Харламенко В.И., Голуб М.В. Эксплуатация насосов магистральных нефтепродуктопроводов. -М.: Недра, 1978, стр.50, табл.4

** Харламенко В.И., Голуб М.В. Эксплуатация насосов магистральных нефтепродуктопроводов. -М.: Недра, 1978, стр.58, табл.8

Таблица 23 – Техническая характеристика магистральных насосных агрегатов*

Примечание. *Петров В.Е. Машинист технологических насосов на нефтеперекачивающих станциях. - М.: Недра, 1986, стр.196-197

Таблица 24 – Внешний диаметр D₂ и ширина лопаток b₂ рабочих колес

магистральных насосов ([22], стр.55, табл.2.19)

Марка насоса	Подача Q, м3/ч	D2, см	b2, см
НМ 125 – 550		26,4	1,6
НМ 360 – 460		30,0	2,4
НМ 500 – 300		30,0	2,8
НМ 1250 – 260		44,0 41,8	2,6 2,6
НМ 2500 – 230		43,0 40,5 42,5	3,6 3,8 2,6
НМ 3600 – 230		45,0 43,0 45,0	4,1 4,3 2,9
НМ 5000 – 210		45,0 43,0 46,0	6,9 7,2 2,8
НМ 7000 – 210		46,5 47,5 45,0	6,1 4,9 5,2
НМ 10000 – 210		47,5 49,6 46,5	6,6 5,7 5,8
Примечание. Различные значения подачи для насоса одной марки приведены для случаев установки различных роторов (с номинальными размерами ротора 0,7· Q и ротора 0,5· Q), обеспечивающих 100-, 70- и 50%-ную подачу (от номинального значения, приведенного в марке насоса).

Таблица 25 – Укрупненные нормативные технико-экономические показатели

линейной части магистральных газопроводов ([58], стр.169, табл.9.1)

Таблица 26 – Укрупненные нормативные технико-экономические показатели