Да ли метод причвршћивања ПФА омотача на монтажну плочу мења границу замора од вибрација?

Механичке вибрације од мешалица, пумпи или друге опреме преносе циклични стрес на ПФА грејач на месту уградње. Начин причвршћивања ПФА омотача на монтажну плочу (затегнути компресиони спој у односу на интегрално обликовану прирубницу) чини велику разлику у граници замора од вибрација. За стегнуте прикључке, ПФА се згњечи између металног прстена и монтажне плоче. У стегнутом споју, вибрације изазивају фреттинг и концентрацију напона на ивици стезаљке, а заморно пуцање се јавља након 500.000-2.000.000 циклуса. У обликованим прикључцима ПФА се обликује директно у монтажну плочу, формирајући континуалну полимерну структуру без употребе механичког споја. Обликовани прикључци трају 5-10 пута дуже (5-20 милиона циклуса) пре него што се кваре од замора под вибрацијама. Обликоване прирубнице су веома пожељне у условима високих вибрација (мешалице, мобилни резервоари, испусни водови пумпе).

Вибратион Фатигуе Бехавиор
ПФА омотач се провлачи кроз метални компресиони спој у стезаљци на прикључку. ПФА је притиснут на тело фитинга помоћу прстена или О-прстена да би се формирао заптивач и да би се грејач држао на месту. Под вибрацијом долази до малог релативног померања (фреттинг) између ПФА и металног споја. Ивица стезаљке ствара фактор концентрације напрезања 3 до 5 пута. Грејач се циклично савија (вибрација) што фокусира напетост на овој ивици. Временом се развијају микропукотине на ивици стезаљке на спољној површини ПФА и напредују по ободу све док се омотач не расцепи. У екстремним околностима грејач се одваја од монтажне плоче.

У обликованом додатку, ПФА омотач се неприметно стапа са монтажном плочом са полупречником (обично радијуса 3–5 мм). Нема интеракције метала са ПФА у тачки напрезања. Континуирани полимер шири силу савијања на већи део, чиме се смањује вршни напон за 70–90%. Вибрациони век трајања зависи од инхерентне снаге замора ПФА, а не од концентрације напона на стезаљци.

Подаци о замору од вибрација Упоредни тип прикључка Карактеристике дизајна Фактор концентрације напрезања (К т) Циклуси вибрације до квара (20 Хз, амплитуда 0,5 мм) Режим квара: Релативни век трајања замора
Стегнути, једноструки прстен (стил компресије) Оштра ивица на излазу стезаљке 5–8 200,000–500,000 1.0× Обимна пукотина на ивици стезаљке
Обруч са полупречником, стегнут. Заобљени излаз феруле (радијус 1 мм) 3-5 500,000-1,500,000 2-3к Пукотина на ивици, одложено
Стегнут гуменом заптивком између стезаљке и ПФА. Меки интерфејс смањује трење 2–3 1,000,000–3,000,000 4–6× хабање заптивке, евентуално ломљење
Прирубничко обликовано, без увлака Оштар прелаз (радијус 0,5 мм) 3–4 2 000 000–5 000 000 8–15× Пукотина на основи прирубнице
Обликована прирубница, полупречник (3 мм) угао Гладак прелаз 1,5–2 8,000,000–15,000,000 25–50× Унутрашњи замор (масовни материјал)
Обликована прирубница, полупречник + дебела база (10мм)Оптимизован дизајн 1,2–1.5 15,000,000–25,000,000 60–100× Мало вероватно у току радног века грејача
Overmolded metal insert PFA moulded around metal plate 1.1–1.3 >20,000,000 >100 путаНије виђено.
Мерење изложености вибрацијама
Користите акцелерометар да процените амплитуду вибрација на месту уградње одређене инсталације. Циклични напон пропорционалан амплитуди А (врх у мм-до-врх) за вибрацију од 20 Хз (типична фреквенција мешалице). Момент савијања на прирубници је М=Ф * Л са Ф=м * а (маса * убрзање) и Л дужином грејача. а=(2\\пи ф)^2 к (А/2). За грејач масе 1 кг, Л=1 м, А=0.5 мм, ф=20 Хз: а=(125,6)² × 0.00025=15, 800 × 0.00025=3.95 м/с² (0,4 г). Сила Ф=1 к 3.95=3.95 Н Момент М=3.95 к 1=3.95 Нм Напон савијања на прирубници=М / ЗЗ=модул пресека. За 25 мм ОД, 2 мм зидну ПФА цев З ~ 2,5е-6 м^3 Напон=3.95 / 2,5е-6=1.58 МПа Само ово напрезање је минимално, али концентрација напона на ивици стеге (Кт=5) га повећава на 7,9 МПа – близу границе замора ПФА.

Обликована прирубница са Кт=1.5 би имала вршни напон од 2,4 МПа-знатно испод границе замора. Грејач би трајао заувек.

Јачина вибрације - Како одабрати
Извор вибрације Типична фреквенција Хз Типична амплитуда мм п{0}}п Процењени број циклуса годишње Препоручено оправдање прилога
Нема (статички резервоар) 0 0 0 Стегнуто или обликовано (ОК) Нема напрезања због замора
Ниска (центрифугална пумпа) 50 - 100 0.05 - 0.1 5к10^8 - 1к10^9 Потребна је обликована прирубница Замор стезаљке због великих циклуса
Умерено (мешање, 100 о/мин) 1.7 0.2-0.5 1-2к107 Неопходна обликована прирубница Стезаљка поквари за 1 до 2 године
Висока (мешалица, 300 о/мин) 5 0.5-1.0 8×107 Обликована прирубница са заобљеним углом Стезаљка поквари месецима
Веома висока (вибрационо сито, миксер) 15–30 1–2 1–3×10⁸ Прирубница изливена са металним уметком Неизбежни врхови напрезања
Мобилни резервоар (транспорт) 5-50 2-5 1к10^6-1к10^7Изолација од вибрација + обликована прирубница Погледајте чланак 21.
Грејач близу пражњења пумпе 50–120 0.1–0.3 1–3×109 Прирубница + флексибилна веза Најбољи дизајн за високе циклусе
Фиелд Евиденце
Хемијско постројење са 12 резервоара за мешање (мешалице од 60 обртаја у минути, ПФА грејачи дужине 1,5 м) првобитно је користило компресионе спојнице са стезаљкама (једноструки прстен). Просечан век трајања од вибрација био је 8 месеци (~2 милиона циклуса). Квар грејача је била ободна пукотина на ивици стезаљке. Није било кварова на грејачу и није било пукотина од вибрација после 5 година.