What Safety Factor (2.0 vs 3.0) Is Appropriate When Calculating the Burst Pressure of a Titanium Heater for a Hydraulic Control System?

যখন একজন হাইড্রোলিক ইঞ্জিনিয়ার একটি উচ্চ চাপের হাইড্রোলিক কন্ট্রোল সিস্টেমের জন্য একটি টাইটানিয়াম হিটার ডিজাইন করেন, যেমন এয়ারক্রাফ্ট অ্যাকচুয়েটর, সাবসি ইকুইপমেন্ট বা ভারী যন্ত্রপাতি, তখন বিস্ফোরিত চাপের গণনাতে উপাদান, উত্পাদন ত্রুটি এবং পরিষেবার অবস্থার পরিবর্তনের জন্য একটি নিরাপত্তা ফ্যাক্টর (SF) অন্তর্ভুক্ত থাকতে হবে। একটি পাতলা-প্রাচীরযুক্ত টাইটানিয়াম টিউবের বিস্ফোরণ চাপ (P বিস্ফোরণ) P burst=SF(2σ ult t/D) দ্বারা দেওয়া হয়, যেখানে σ ult হল চূড়ান্ত প্রসার্য শক্তি (গ্রেড 2: 345 MPa), t হল প্রাচীরের পুরুত্ব এবং D হল বাইরের ব্যাস। অ-গুরুত্বপূর্ণ সিস্টেমগুলির জন্য যেগুলি নিয়মিত পরিদর্শন করা হয়, SF=2.0 বেছে নেওয়া আপনাকে একটি বিস্ফোরণ চাপ দেয় যা সর্বোচ্চ অপারেটিং চাপের দ্বিগুণ। নিরাপত্তা{11}}গুরুত্বপূর্ণ সিস্টেম বা কম্পন, চাপের স্পাইক বা ক্ষয়কারী অবস্থা সহ সিস্টেমের জন্য, ত্রিগুণ বাফার প্রয়োজনীয়। SF=3.0 নির্বাচন করা এটির অনুমতি দেয়৷ উপযুক্ত SF ব্যর্থতার ফলাফল এবং অপারেটিং পরিবেশের উপর নির্ভর করে।

টাইটানিয়াম চাপ উপাদান জন্য নিরাপত্তা কারণের পছন্দ
বিস্ফোরণ চাপের নিরাপত্তার কারণের মধ্যে ছয়টি বিষয় অন্তর্ভুক্ত রয়েছে যা সাধারণ হুপ স্ট্রেস গণনাতে অন্তর্ভুক্ত নয়: 1) টিউব প্রাচীরের বেধের তারতম্য (সাধারণত নামমাত্রের +/- 5-10%), 2) ডিম্বাকৃতি (-এর-গোলাকার মধ্যে বিস্ফোরণের চাপ 10- দ্বারা হ্রাস করে), (25% স্থানীয় শক্তি হ্রাস করে) 20-50%), 4) তাপমাত্রা হ্রাস (100 ডিগ্রি বনাম ঘরের তাপমাত্রায় শক্তি 10-20% কমে যায়), 5) ক্লান্তি (চক্রীয় চাপ জীবনকে হ্রাস করে), এবং 6) জারা ভাতা (সময়ের সাথে সাথে দেয়াল পাতলা হয়ে যায়)। 2.0 (অ-সমালোচনামূলক হাইড্রোলিক সিস্টেমের জন্য স্বাভাবিক) একটি নিরাপত্তা ফ্যাক্টর সহ আপনি অনুমান করেন যে এই ভেরিয়েবলগুলি ভালভাবে নিয়ন্ত্রিত এবং সিস্টেমটি নিয়মিত পরিদর্শন করা হয়। 3.0-এর একটি নিরাপত্তা ফ্যাক্টর (যেমনটি ASME সেকশন VIII-এর জন্য প্রেশার ভেসেলের জন্য প্রথাগত) সব ফ্যাক্টরের সবচেয়ে খারাপ-কেস সংমিশ্রণ এবং পরিদর্শনের জন্য কোনও অ্যাক্সেস নেই।

সাধারণ টিউবের আকারের জন্য SF=2.0 বনাম SF=3.0 বার্স্ট চাপের পরিমাণ
টিউব OD (মিমি)|দেয়ালের বেধ (মিমি)|SF=2.0 এ সর্বোচ্চ অপারেটিং চাপ (বার)|SF=3.0-এ সর্বাধিক অপারেটিং চাপ (বার) |প্রস্তাবিত আবেদন 12.7 1.0 108 72 নিম্নচাপ, অ-গুরুত্বপূর্ণ 12.7 1.5 163 108 মাঝারি চাপ
16.0 1.5 130 86 সাধারণ জলবাহী 16.0 2.0 173 115 উচ্চ চাপ 20.0 1.5 104 69 মাঝারি চাপ, বড় প্রবাহ
20.0 2.0 138 92 সাধারণ শিল্প 20.0 2.5 173 115 উচ্চ-চাপ জলবাহী 25.4 2.0 109 73 সাবসিয়ার মাঝারি চাপ
25.4 2.5 136 91 গভীর উপসমুদ্র, SF=3.0 25.4 3.0 163 109 উপসাগর, SF=3.0 প্রয়োজনীয়
দৃশ্যের উপর ভিত্তি করে নিরাপত্তা ফ্যাক্টর নির্বাচন করার জন্য গাইড
ব্যর্থতার প্রয়োগ এবং পরিণতি সাধারণত কাজের চাপ (বার) প্রস্তাবিত এসএফ যুক্তি
এয়ারক্রাফ্ট হাইড্রোলিক লাইন হিটার (নিরাপত্তা গুরুত্বপূর্ণ) 210-350 3.0-4.0 ব্যর্থতার কারণে নিয়ন্ত্রণ হারায়। উচ্চ SF থাকতে হবে।
সাবসি কন্ট্রোল সিস্টেম (1500 মিটার গভীরতা, 150 বার বাহ্যিক) 200 (অভ্যন্তরীণ) 3.0 বাহ্যিক চাপ পতনের কারণ হতে পারে. 3.0 সর্বনিম্ন API 17E SF=
ইন্ডাস্ট্রিয়াল হাইড্রোলিক প্রেস (অ-গুরুত্বপূর্ণ) 150-250 2.0 পর্যায়ক্রমিক পরিদর্শন। ব্যর্থতা ডাউনটাইম বাড়ে, নিরাপত্তা বিপত্তি নয়।
কৃষি সরঞ্জাম হাইড্রোলিক হিটার 100-200 2.0 মাঝারি ফলাফল। SF=2.0 মানদণ্ড।
মোবাইল যন্ত্রপাতি (খননকারী, লোডার) 200-300 2.5 কম্পন এবং শক লোডের জন্য মধ্যবর্তী SF প্রয়োজন।
স্ট্যান্ড হিটার পরীক্ষা করুন (অন্তঃস্থিত, তত্ত্বাবধানে) 400 2.0 পর্যন্ত তত্ত্বাবধানে অবিলম্বে বন্ধ হয়ে যাবে যদি লিক ধরা পড়ে।
সামুদ্রিক জলবাহী সিস্টেম (ক্ষয়কারী) 100-150 3.0 জারা ভাতা প্রয়োজন। এসএফ=3.0 প্রাচীর পাতলা হওয়ার কারণে হয়েছিল।
High-cycle hydraulic system (>1 মিলিয়ন চক্র/বছর) যেকোন 3.0+ ক্লান্তি বিশ্লেষণ SF=3.0 ভারী চক্রের জন্য ভাল নয়। S-N কার্ভের ক্লান্তি গণনা প্রয়োজন।
প্রয়োজনীয় নিরাপত্তা ফ্যাক্টর বৃদ্ধি ইঞ্জিনিয়ারিং ফ্যাক্টর
নিম্নোক্ত পরিস্থিতিগুলির মধ্যে যেকোন একটি বিদ্যমান যেখানে নিরাপত্তা ফ্যাক্টরকে 3.0 বা তার বেশি বৃদ্ধি করুন৷ ওয়েল্ডেড টিউব (হাইড্রোলিক পরিষেবার জন্য প্রস্তাবিত) ওয়েল্ড সিমে 20-40% দ্বারা বিস্ফোরিত চাপ হ্রাস করে। 80C অপারেটিং তাপমাত্রার উপরে 10-20% দ্বারা টাইটানিয়াম শক্তি হ্রাসের কারণে, SF তাপমাত্রা হ্রাসকারী ফ্যাক্টরের উপর ভিত্তি করে সামঞ্জস্য করা উচিত। প্রেসার সাইক্লিং (10,000 চক্র/বছরের বেশি) ক্লান্তি বিশ্লেষণের প্রয়োজন। SF=3.0 যথেষ্ট নাও হতে পারে৷ ক্ষয়কারী পরিবেশে (সমুদ্রের জল, অ্যাসিড), প্রাচীর সময়ের সাথে পাতলা হয়ে যায় এবং SF কে প্রত্যাশিত অবনতির কথা বিবেচনা করতে হবে। গতিশীল বিস্ফোরণ গণনা অবশ্যই কম্পন এবং যান্ত্রিক শকের কারণে অতিরিক্ত চাপের হিসাব নিতে হবে। এই পরামিতিগুলির যেকোন সংমিশ্রণের জন্য, শুধুমাত্র নিরাপত্তা ফ্যাক্টরের উপর নির্ভর না করে সম্পূর্ণ সীমিত উপাদান বিশ্লেষণ (এফইএ) এবং ক্লান্তি জীবনের পূর্বাভাস সহ একটি নকশা পর্যালোচনা করার পরামর্শ দেওয়া হয়।

উপসংহার: নিরাপত্তার জন্য SF=3.0-গুরুত্বপূর্ণ, SF=2.0 হাইড্রোলিক পরিষেবার জন্য নন-গুরুত্বপূর্ণ
2.0 একটি নিরাপত্তা ফ্যাক্টর অ-সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আদর্শ যেখানে হিটারের ব্যর্থতা শুধুমাত্র সময় কমিয়ে দেয় এবং হাইড্রোলিক কন্ট্রোল সিস্টেম নিয়মিতভাবে পর্যবেক্ষণ করা হয়, যেমন একটি হাইড্রোলিক কন্ট্রোল সিস্টেমে টাইটানিয়াম হিটারের বিস্ফোরণ চাপ। নিরাপত্তা-গুরুত্বপূর্ণ (বিমান, সাবমেরিন, উচ্চ-চাপ) বা ক্ষয়কারী অবস্থা, কম্পন, বা চাপ সাইকেল চালানোর জন্য প্রয়োজনীয় 3.0 এর নিরাপত্তা ফ্যাক্টর। SF=2.0 এবং SF=3.0. এর মধ্যে অপারেটিং চাপের একটি বড় পার্থক্য রয়েছে উদাহরণস্বরূপ, 20 মিমি x 2.0 মিমি ব্যাসের একটি টাইটানিয়াম টিউব SF=2.0 এর সাথে 138 বারে চালানো যেতে পারে, কিন্তু SF=3.0 এর সাথে শুধুমাত্র 92 বারে, 33% এর পার্থক্য। কোনো হাইড্রোলিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি টাইটানিয়াম হিটার নির্দিষ্ট করার সময়, সর্বোচ্চ অপারেটিং চাপ, অপারেটিং তাপমাত্রা, চক্রীয় শুল্ক এবং ব্যর্থতার ফলাফল সরবরাহকারীকে প্রদান করা উচিত যাতে সঠিক নিরাপত্তা ফ্যাক্টর নির্বাচন করা যায় এবং নিরাপত্তা এবং কর্মক্ষমতা প্রয়োজনীয়তা মেটাতে নির্দিষ্ট দেয়ালের বেধ।