異徑管應力分析
異徑管在受壓管道系統中是常見的重要部件,但對異徑管問題的研究基本還是空白。通過理論分析對內壓以及面內矩、扭矩作用下同心異徑管、偏心異徑管、異徑管的應力進行了研究,通過有限元數值分析和實驗進行了驗。
主要工作有:
1推導了內壓作用下異徑管的環向應力公式和經向應力公式。在相應的結構參數條件下,異徑管的環向應力公式可以轉化為同心異徑管、偏心異徑管、或等徑管的環向應力公式。在此基礎上推導了異徑管的限壓力式。異徑管的限內壓由其大端截面控制。
2推導了異徑管的限矩公式,異徑管的限矩由其小端截面控制。同心異徑管、偏心異徑管限矩均相當于與小端口截面尺寸相同的直管的限矩。異徑管限矩由與小端面尺寸相同的同心異徑管、偏心異徑管的限矩作為基礎項,再乘以矩系數。根據異徑管曲系數的大小分為四個區間,矩系數分別按相應區間的回歸式計算。
3推導了異徑管的限扭限公式,異徑管的限扭矩均由其小端截面控制,相當于與小端口截面尺寸相同的直管的限扭矩公式作為基礎項,再乘以系數。同心異徑管限扭矩相對要比偏心異徑管的限扭矩略大一點,異徑管大端面截面承受扭矩時的限扭矩相對要比小端面截面承受扭矩時的限扭矩小。在異徑管承受端面扭矩作用上,還提出了一端的扭矩法完全傳遞到另一端的概念,扭矩在傳遞中會逐漸轉化為矩。90°管一個端面的矩既可由另一個端面的扭矩轉化而來。
4提出了同心異徑管、偏心異徑管和異徑管的有限元模型建模法。
總結出應力分布或形的特征:
(1)內壓作用下同心異徑管大小端的面積壓力差產生的矩引起大端相對張、小端相對收縮的現象;
(2)內壓作用下偏心異徑管偏心側大端內表面及偏心側中部外表面的環向應力。
5上述理論成果經過了有限元數值分析和實驗驗。實驗還表明,內壓作用下環殼的曲半徑和管截面半徑均增大,而管壁厚化很小。
礦井用管道的要求
1、礦用管道主要是抽放煤气、正壓供風、排水、防塵供水管道，其中以抽放煤气用管用量較大；新建礦井需在主巷道上敷設管道，已建礦井每年隨著礦井的延伸需增設管道。管道的敷設有明裝，也有埋地。
2、井下用管及連接件、井上抽放煤气管均有抗靜和阻燃的要求，井上其余用途管道可用一般輸水管道。由于井不能有明火，管道連接均是在井上焊好法，井下直接安裝。
3、使用壓力及規格：抽放管承受負壓，工作壓力為-0.05MPa，較多不超過-0.08MPa；正壓供風管道使用壓力為0. 8MPa左右；排水、防塵供水管道根據礦井地勢落差有0.5-3.0MPa的范圍。產品使用規格從DN50-DN500，其中以DN150、DN200、DN250、DN300、DN350五種規格較常用。
4、井下施工條件及管道的使用條件惡劣。新礦建設時主管道施工在為煤礦施工，支管安裝主要由生產班組水工負責，一般情況下不會對管道進行門維護。
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耐磨管件种类：
1.离心浇铸复合管
离心浇铸复合管是采用“自蔓燃高温合成-高速离心技术”制造的复合管材，在高温高速下形成均匀、致密且表面光滑的陶瓷层及过渡层。因为制作工艺简单，成本较低，适合长距离输送粉体采用，但是其耐磨性比耐磨陶瓷管道稍差，一般用作直管。
2.贴片耐磨管
贴片耐磨管是用耐高温强力粘胶将氧化铝陶瓷片粘贴在管道内壁，经加温固化后形成牢固防磨层。该种产品制作工艺相对简单，制作周期短，成本相对较低。
3.点焊装卡式耐磨管
点焊装卡式耐磨管是用耐高温强力粘胶将中间带孔的氧化铝陶瓷片粘贴在管道内壁，同时配合点焊工艺透过小孔将陶瓷牢固地焊接在钢管内壁。为保护焊点，上面再旋上陶瓷盖帽。每块瓷片不但互压互插，而且每块瓷都形成梯形角度，使瓷块之间紧密连接，无缝隙；当一圈的后一块紧密嵌入后，瓷块之间形成360°的机械自锁力（这种技巧在几个世纪前就被运用在中国桥梁建筑工程上）。每块瓷片不但互压互插，而且每块瓷都形成梯形角度，使瓷块之间紧密连接，无缝隙；该种产品制作工艺相对复杂，制作周期较长，成本较高。
4.一体成型耐磨管
一体成型是将管件整体烧制后，用填充料将其浇筑在钢管内部组装而成。该管道内壁光滑、密封性密封性好，具有良好的耐磨、耐腐蚀性能。但是该种产品制作周期长、成本高。
5.全称陶瓷内衬复合钢管
复合管因充分发挥了钢管强度高、韧性好、耐冲击、焊接性能好以及刚玉瓷高硬度、高耐磨、耐蚀、耐热性好，克服了钢管硬度低、耐磨性差以及陶瓷韧性差的特点。因此，复合管具有良好的耐磨、耐热、耐蚀及抗机械冲击与热冲击、可焊性好等综合性能。是输送颗粒物料、磨削、腐蚀性介质等理想的耐磨、耐蚀管道
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