Jdi na obsah Jdi na menu
 


Výpočet pružiny pružného závěsu a podpěry

13. 6. 2013

 

 

1.    Použité značky a jednotky 
 

Poř. č.

Značka

Název veličiny

1.

(delta)F

změna síly

2.

F1

síla při předpětí pružiny

3.

F2

síla při předpětí pružiny plus zatížení způsobené tepelným namáháním potrubí

4.

(delta)l

zdvih pružiny

5.

l1

zdvih pružiny při předpětí

6.

l2

zdvih pružiny při předpětí plus zdvih způsobený tepelnou dilatací potrubí

7.

k

tuhost pružiny

8.

 

 

9.

 

 

 
 
2. Výpočet pružiny pružného závěsu a podpěry

 

Pružinová podpěra či závěs se instaluje v případě, že je nutno zachovat potřebný tah působící na potrubí, jak ve studeném, tak i teplém stavu potrubí. Jde především o svislá potrubí.

Pružina je definovaná svoji tuhostí k, zdvihem delta l a změnou síly delta F při definovaném zdvihu. Vzájemný vztah je takovýto:

v1.jpg

 

v2.jpg      a také          v3.jpg

Veličiny F1 (předpětí) a l(zdvih při předpětí) jsou při výpočtu určeny  při zatížení: vlastní hmotností potrubí, tekutiny a izolace.

Veličiny F2 l2  jsou při výpočtu určeny  při zatížení: vlastní hmotností potrubí, tekutiny a izolace, dále zatížení od provozní teploty (tj. tepelné dilatace potrubí a včetně pohybu hrdel od tepelné dilatace aparátů) a od provozního tlaku.

 

Proto rozdíl zdvihů delta l je totožný s rozdílem výšky teplého a studeného potrubí v místě závěsu či podpěry. Rozdíl sil je způsoben přitížením nebo odlehčením vzniklým zatížením od provozní teploty (tj. tepelné dilatace potrubí a včetně pohybu hrdel od tepelné dilatace aparátů) a od provozního tlaku.

 

obr1.jpg

Obrázek Schema zdvihu a síly pružiny

 

Maximální zdvih, menší ze sil a tuhost jsou uváděny v katalogu výrobce. Skutečný zdvih delta l musí být vždy uvnitř maximálního zdvihu, který je uveden v katalogu výrobce

Na obrázku jsou exponentem v označeny hodnoty z katalogu výrobce a bez tohoto exponentu jsou uvedeny požadované hodnoty odvozené z výpočtu. V konstrukci pružné podpěry musí být umožněn 10% nadměrný posuv nad posuv výpočtový, nejméně však 25mm.

Kolísání zatížení pružné podpěry je dovoleno v rozsahu 5% až 25%.

 

 v4.jpg 

Pracovní charakteristika pružiny

Pro každou velikost pružiny v pružinovém závěsu nebo podpěře musí být známa pracovní charakteristika. Přípustná odchylka od teoretické hodnoty lineární charakteristiky je +/-5%. Pracovní charakteristika je závislost síly na deformaci pružiny. Jedním krajním bodem charakteristiky je stav pružiny po jejím stlačení při výrobě. Tato hodnota je 30% z celkové nosnosti. Druhým krajním bodem je maximální pracovní zatížení. Charakteristika je závislá na pracovním zdvihu. Pružina bývá dodávána s montážním předpětím. Toto předpětí se udává v jednotce síly (kN) nebo v délkové míře (mm). Pružinový závěs (podpěra) je ve stavu požadovaného předpětí zaaretován zařízením, které se snímá až po celkové montáži potrubí a zpravidla až po provedení tlakové zkoušky. Všechny provozní stavy definované projektem mají ležet v pracovní charakteristice pružiny s rezervou 10%.

 
Zásady návrhu vhodné pružiny a jejího předpětí

Jak bylo řeceno, všechna zatížení a deformace pružiny v provozních stavech potrubí definované projektem musí ležet v pracovní charakteristice pružiny s rezervou 10%. Výjimkou mohou být některé abnormální nebo havarijní provozní stavy, kdy je dovoleno odlehčit nebo naopak přetížit pružinový závěs nebo podpěru až na 1,8 násobek maximálního pracovního zatížení. V tomto případě  je však nutno změnit okrajovou podmínku pro výpočet potrubního systému na pevnou, což muže vést k  výrazně vyššímu dovolenému zatížení celé sestavy uložení.

Nastavení předpětí na pružinovém závěsu je duležité z hlediska správné montáže potrubního systému. Pokud není pro potrubní trasu proveden deformační výpočet, volí se předpětí na pružině tak, aby pružina nesla vlastní hmotnost potrubní trasy v daném úseku. V případě horkých potrubních tras je však třeba připočítat i dilatace. Návrh správného předpětí se pak provádí tak, aby v horkém stavu byla střednice potrubí co neméně deformovaná (měla minimální přídavná napětí). Je třeba brát v úvahu i požadavek na spádování trasy.

 

 

3. Literatura a odkazy pro další a podrobnější informace