Технический комитет по стандартизации
«Трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК 259)
Закрытое акционерное общество
«Научно-производственная фирма
«Центральное конструкторское бюро арматуростроения»
СТАНДАРТ ЦКБА
СТ ЦКБА 073-2009
Арматура трубопроводная
УЗЛЫ ТРЕНИЯ
ПЯТА-ПОДПЯТНИК И
ШТОК-ВТУЛКА
Конструкция и размеры
Санкт-Петербург
2009
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом «Научно-производственная фирма «Центральное конструкторское бюро арматуростроения» (ЗАО «НПФ «ЦКБА»).
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ приказом ЗАО «НПФ «ЦКБА» № 43 от 18.09.2009
3 СОГЛАСОВАН Техническим комитетом «Трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК 259).
4 ВЗАМЕН ОСТ 26-07-2020-79 и ОСТ 26-07-2026-80
СТАНДАРТ ЦКБА
Арматура трубопроводная
УЗЛЫ ТРЕНИЯ
ПЯТА-ПОДПЯТНИК
И ШТОК-ВТУЛКА
Конструкция и размеры
Дата введения: 01.01.2010
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на:
- узлы трубопроводной арматуры для DN от 6 до 400 при температуре рабочей среды до 600 °С и номинальном давлении до 25 МПа (250 кгс/см2) и устанавливает конструкцию, размеры узла трения пята-подпятник и технические требования к узлу;
- узлы трубопроводной арматуры для DN от 6 до 1400 при температуре рабочей среды до 600 °С и номинальном давлении до 20 МПа (200 кгс/см2) и устанавливает конструкцию, размеры и материал узла трения шток-втулка направляющая.
Стандарт не распространяется на детали, применяемые в сальниковых узлах.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 9.303-84 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования к выбору и обозначения»
ОСТ 5.9937-84 «Наплавка уплотнительных и трущихся поверхностей износостойкими материалами. Типовой технологический процесс»
СТ ЦКБА 016-2005 «Арматура трубопроводная. Термическая обработка деталей, заготовок и сварных сборок из высоколегированных сталей, коррозионностойких и жаропрочных сплавов»
СТ ЦКБА 042-2008 «Арматура трубопроводная. Покрытия электрические, химические, анодные и диффузионные. Технические требования»
СТ ЦКБА 053-2008 «Арматура трубопроводная, Наплавка и контроль качества наплавленных поверхностей. Технические требования»
СТ ЦКБА 059-2008 «Арматура трубопроводная. Антифрикционные смазки. Область применения, нормы расхода и методы нанесения»
СТ ЦКБА 060-2008 «Арматура трубопроводная. Ходовые резьбовые пары. Основные технические требования»
РД 24.207.10-90 «Арматура трубопроводная. Методика расчета коэффициентов сопротивления»
РД 302-07-279-89 «Арматура трубопроводная. Методика оценки надежности по результатам испытаний и (или) эксплуатации»
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по соответствующему указателю стандартов, составленному по состоянию на 1 января текущего года. Если ссылочный документ заменен, то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим стандартом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку
3 Конструкция и размеры
3.1 Узел трения пята-подпятник
3.1.1 Узел трения пята-подпятник представляет собой контактную пару трения, предназначенную для передачи осевого усилия от приводного механизма к запорному устройству.
3.1.2 Конструкция узла трения пята-подпятник должна быть трех типов, отличающихся конфигурацией головки шпинделя-пяты. Узлы трения использовать, когда:
а) при передаче усилия пята вращается относительно подпятника;
б) при передаче усилия пята не вращается относительно подпятника.
3.1.3 Конструкция и размеры узла типов I, II и III должны соответствовать рисункам 1, 2 и 3 и таблицам 1, 2 и 3 соответственно.
3.1.4 Допускается контактную поверхность подпятника выполнять вогнутой радиусом 1,5R в соответствии с требованиями конструкторской документации.
|
|
|
|
а) Исполнение 1 |
б) Исполнение 2 |
|
|
|
|
в) Исполнение 3 |
г) Исполнение 4 |
Рисунок 1 - Тип I
Рисунок 2 - Тип II
Рисунок 3 - Тип III
Таблица 1 - Конструкция и размеры узла трения пята-подпятник типа I
|
Dштd11 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16; 18 |
20; 22 |
24; 26; 28 |
30; 32 |
36; 40; 44 |
|
Dh14 |
8; 10 |
10; 12; 14 |
16; 18 |
20; 22 |
25; 30 |
32; 34 |
36; 40; 42 |
50; 60 |
65 |
|
Hb12 |
6 |
6; 12 |
6; 14 |
6; 8; 18; 20 |
8; 12; 16; 18; 24; 26 |
12; 16; 26 |
12; 16; 26; 36 |
14; 20; 22; 25; 28; 32; 36 |
25 |
|
Bb12 |
9 |
9; 11, 13 |
14; 15 |
17, 18 |
20; 22 |
26 |
30; 32 |
40; 45 |
50 |
|
R |
10 |
10; 60 |
60 |
||||||
|
D1h14 |
12 |
12; 18 |
18; 24 |
30 |
|||||
|
H1h14 |
6 |
8 |
8; 10 |
||||||
Таблица 2 - Конструкция и размеры узла трения пята-подпятник типа II
|
Dштd11 |
18 |
20; 22 |
24; 26; 28 |
30; 32; 36 |
50 |
|
Dh14 |
20,22 |
25; 28; 30 |
32; 34; 36; 38; 40 |
42; 48; 50 |
60 |
|
h1b12 |
6; 8; 10 |
6; 8; 10; 12; 24 |
12; 16; 18; 24 |
18,20 |
20 |
|
Hh14 |
10 |
10; 14; 18 |
14; 18; 22 |
28 |
28 |
|
BH14 |
16 |
16; 20 |
20; 25 |
28 |
28 |
|
HH14 |
30 |
30; 40 |
40; 50 |
56 |
56 |
|
R |
60 |
||||
|
D1h14 |
12; 18 |
18 |
24; 30 |
||
|
H1h14 |
8 |
10 |
12 |
||
Таблица 3 - Конструкция и размеры узла трения пята-подпятник типа III
|
Dштd1l |
10 |
12 |
14; 16 |
18 |
20 |
22 |
24; 26 |
|
Dh14 |
10; 12 |
12; 14; 16 |
16; 18 |
18; 20 |
20; 22 |
22; 25 |
25; 28 |
|
Hb12 |
10 |
10; 18; 20; 24 |
18; 20; 24 |
18; 20; 24; 26; 28; 32 |
26; 28; 32 |
26; 28; 32 |
26; 28; 32 |
|
H2 |
5 |
5,10 |
10 |
10; 15 |
15 |
||
|
D2 |
3 |
3,6 |
6 |
6; 9 |
9 |
||
|
R |
60 |
||||||
|
D1h14 |
12 |
18 |
|||||
|
H1h14 |
6 |
6; 8 |
8 |
||||
Таблица 4 - Марка материалов деталей узла в зависимости от рабочих параметров
|
Марка материала (твердость) |
Температура в узле трения, °С |
||
|
Пята |
Подпятник |
||
|
До 5 000 |
12Х18Н9Т* |
12Х18Н9Т* |
От минус 253 до плюс 600 |
|
ВТ1-0 (НВ 131...163) Оксидировать |
ВТ1-0 (НВ 131...163) Оксидировать |
От минус 269 до плюс 250 |
|
|
14X17H2 (HRc 20...29) |
БрАЖМц 10-3-1,5 (НВ 170...200) |
От минус 70 до плюс 250 |
|
|
Л63** |
ЛМцС 58-2-2ху |
От минус 50 до плюс 400 |
|
|
А12 (НВ 162...217) |
ЛС 59-1хх |
До плюс 250 |
|
|
ЛС 59-1хх |
ЛМцС 58-2-2хх |
От минус 196 до плюс 250 |
|
|
20X13 (HRc 21...27) |
ЛС 59-1хх |
От минус 40 до плюс 250 |
|
|
До 20 000 |
14X17H2 (HRc 20...29) |
Сталь 40 (НВ 174...217) |
От минус 30 до плюс 350 |
|
14X17H2 (HRc 20...29) |
БрБ2 (НВ 240...370) |
От минус 70 до плюс 300 |
|
|
20X13 (HRc 21...27) |
Сталь 20 (НВ 111...156) Фосфатировать |
От минус 30 до плюс 450 |
|
|
XH35BT (HB 207...269) |
ХН35ВТ (НВ 207...269) |
От минус 100 до плюс 650 |
|
|
До 50 000 |
14X17H2 (HRc 28...35) |
14X17H2 (HRc 20...29) |
От минус 70 до плюс 350 |
|
20X13 (HRc 27...34) |
20X13 (HRc 21...27) Хромировать |
От минус 40 до плюс 400 |
|
|
X32H8 (HRc 24...30) |
14X17H2 (HRc 35...41) |
От минус 40 до плюс 250 |
|
|
14X17H2 (HRc 20...29) |
Стеллит ВЗК (HRc ≥ 40) |
От минус 70 до плюс 350 |
|
|
До 100 000 |
14X17H2 (HRc 35...41) |
20X13 (HRc 38...43) |
От минус 40 до плюс 350 |
|
20X13 (HRc 27...34) Хромировать |
20X13 (HRc 38...43) Хромировать |
От минус 40 до плюс 400 |
|
|
38Х2МЮА (НВ 229...269) Азотировать Hv ≥ 700 |
38Х2МЮА (НВ 229...269) Азотировать Hv ≥ 700 |
От минус 50 до плюс 450 |
|
|
Свыше 100 000 |
20XH3A (HRc 56...64) Цементировать |
20XH3A (HRc 56...64) Цементировать |
От минус 70 до плюс 150 |
|
38Х2МЮА (НВ 229...269) Азотировать Hv ≥ 700 |
38Х2МЮА (НВ 229...269) Азотировать Hv ≥ 700 |
От минус 50 до плюс 450 |
|
|
Примечание: * Применять в термообработанном (аустенизированном) состоянии; ** Применять в состоянии поставки. |
|||
3.2 Узел трения шток-втулка
3.2.1 Под узлом трения шток-втулка следует понимать сопряжение цилиндрических деталей, одна из которых является штоком, связанным с приводным механизмом и запорным устройством, а вторая втулкой, обеспечивающей направление движения штока.
3.2.2 Конструкция и размеры узла трения шток-втулка должны соответствовать указанным на рисунке 4 и таблице 5.
Рисунок 4 - Узел трения шток-втулка
Таблица 5 - Размеры узла трения шток-втулка
|
Dшт |
8 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
26 |
28 |
30 |
|
32 |
36 |
40 |
44 |
50 |
55 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
120 |
3.2.3 Для Dшт ≤ 50 мм наружный диаметр втулки D1 устанавливается на основании силового расчета.
3.2.4 Для Dшт > 50 мм наружный диаметр втулки D1 принимается Dшт + 20 мм.
3.2.5 Допускается, в технически обоснованных случаях для Dшт > 50 мм наружный диаметр втулки D1 устанавливать по пункту 3.2.3.
3.2.6 Высота втулки Н - принимается в соответствии с чертежами, утвержденными в установленном порядке.
4 Технические требования
4.1 Узел трения пята-подпятник
4.1.1 Узлы трения пята-подпятник должны изготавливаться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по чертежам, утвержденным в установленном порядке.
4.1.2 Выбор материалов деталей узла в зависимости от рабочих параметров производить по таблице 4 настоящего стандарта. Требования к коррозионной стойкости материалов - по конструкторской документации, утвержденной в установленном порядке.
4.1.3 Выбор материалов деталей узла трения трубопроводной арматуры, работающей в средах спецтехники, производить в соответствии с требованиями технической документации.
4.1.4 Допускается изготовление деталей узла из других материалов по конструкторской документации, утвержденной в установленном порядке.
4.1.5 В случае изготовления узла трения пята-подпятник с применением наплавочных материалов наплавку производить в соответствии с ОСТ 5.9937 и СТ ЦКБА 053.
4.1.6 Центровое гнездо на сферической поверхности не допускается.
4.1.7 Шероховатость сопрягаемых поверхностей - не более Ra 3,2 мкм.
4.1.8 Предельные отклонения размеров D2 и Н2 - в соответствии с требованиями конструкторской документации.
4.1.9
неуказанные предельные отклонения размеров обработанных поверхностей: отверстий
- по Н14,
валов - по h14, остальных -
по 
.
4.1.10 Термическая обработка деталей (заготовок) и объем контроля - в соответствии с требованиями конструкторской документации.
4.1.11 Защиту деталей от коррозии при помощи металлических и неметаллических неорганических покрытий производить в соответствии с требованиями конструкторской документации.
Виды покрытий должны выбираться в соответствии с ГОСТ 9.303 и СТ ЦКБА 042.
4.1.12 Для узла трения, работающего в соединении шток-шпиндель в условиях окружающей среды при температуре окружающего воздуха от минус 60 до плюс 55 °С с относительной влажностью до 100 % при температуре 35 °С с примесью паров рабочих продуктов в пределах санитарной нормы, - применять антифрикционные смазки по СТ ЦКБА 059.
Для узла трения, находящегося в рабочей среде, смазку не применять.
4.1.13 Закон распределения наработок на отказ узла трения пята-подпятник - нормальный. Коэффициент вариации равен 0,3. Расчет нижней односторонней границы вероятности безотказной работы Р (Nr) на требуемую наработку Nr производить по РД 302-07-279 в зависимости от количества испытанных образцов.
Нижняя односторонняя граница вероятности безотказной работы Р (Nr) узла трения пята-подпятник, рассчитанная при доверительной вероятности 0,99 - не менее 0,999 при наработке 3000 циклов для изделий специального назначения; не менее 0,999 при наработке 3000 циклов - для вентилей и 500 циклов - для задвижек общепромышленного назначения.
4.1.14 В технически обоснованных случаях допускается по согласованию с разработчиком отраслевого стандарта изготавливать другие конструкции узлов трения пята-подпятник.
4.2 Узел трения шток-втулка
4.2.1 Узел трения шток-втулка должен изготавливаться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по чертежам, утвержденным в установленном порядке.
4.2.2 Допускается, в технически обоснованных случаях, изготавливать втулку с проточкой по внутренней поверхности или с буртом на наружной поверхности с длиной сопряжения трущихся поверхностей не менее 1,5 - 2 Dшт.
4.2.3 В случае изготовления узла трения шток-втулка с применением наплавочных материалов, наплавку производить в соответствии с ОСТ 5.9937 и СТ ЦКБА 053 и таблицей 7.
4.2.4 Выбор материалов для узла трения шток-втулка следует производить в соответствии с таблицей 6.
4.2.5 Допускается изготовление пар трения из других материалов по технической документации, утвержденной в установленном порядке.
4.2.6 Для узла трения, находящегося в рабочей среде, смазку не применять.
4.2.7 Для узла трения, работающего в условиях окружающей среды, (температура окружающего воздуха - от минус 60 до плюс 55 °С с относительной влажностью до 100 % при температуре 35 °С с примесью паров рабочих продуктов в пределах санитарной нормы) применять антифрикционные смазки по СТ ЦКБА 059.
4.2.8 Предельные отклонения формы и расположения обработанных поверхностей должны ограничиваться полем допуска по РД 24.207.10.
4.2.9 Допускаемые отклонения диаметра штока в зоне контакта с втулкой - не ниже В12, втулки - не ниже Н12 РД 24.207.10
4.2.10 Шероховатость цилиндрических сопрягаемых поверхностей - не более Ra 1,6 мкм.
4.2.11 Максимально допустимая скорость в узле трения - 0,4 м/с.
4.2.12 Термическая обработка деталей из высоколегированных сталей, коррозионностойких и жаропрочных сплавов - по СТ ЦКБА 016, из углеродистых сталей, цветных сплавов и чугунов - по технической документации, утвержденной в установленном порядке.
4.2.13 Допускается применение материалов с химико-термическим покрытием - сульфоцианирование и карбонитрирование в соответствии с требованиями СТ ЦКБА 060.
Таблица 6 - Материал для узла трения шток-втулка
|
Втулка |
Температура в узле трения, Т °С |
|||
|
Материал |
Твердость материала |
Материал |
Твердость материала |
|
|
14Х17Н2 |
НRС от 20 до 29 |
ЛС 59-1 |
НВ от 75 до 95 |
От минус 70 до плюс 50 |
|
БрАЖМц10-3-1,5 |
НВ от 170 до 190 |
ЛЖМц 59-1-1 |
НВ от 80 до 90 |
От минус 253 до плюс 50 |
|
14Х17Н2 |
HRC oт 20 дo 29 |
БрАЖМц10-3-1,5 |
НВ от 170 до 190 |
От минус 70 до плюс 200 |
|
20X13 |
HRC от 27 до 35 |
БрАЖМц10-3-1,5 |
НВ от 170 до 190 |
От минус 40 до плюс 200 |
|
12Х18Н10Т |
НВ от 121 до 179 |
Х32Н8 |
HRC oт 30 дo 36 |
От минус 40 до плюс 250 |
|
ЦН-6Л наплавка |
НРС от 28 до 37 |
20X13 |
НВ от 240 до 300 |
От минус 40 до плюс 300 |
|
14Х17Н2 |
HRC oт 20 дo 29 |
БрАЖН 10-4-4 |
НВ от 200 до 240 |
От минус 70 до плюс 325 |
|
БрАЖН 10-4-4 |
НВ от 200 до 240 |
БрАЖН 10-4-4 |
НВ от 200 до 240 |
От минус 196 до плюс 325 |
|
12Х18Н10Т |
НВ от 121 до 179 |
БрАЖН 10-4-4 |
НВ от 200 до 240 |
От минус 200 до плюс 325 |
|
14Х17Н2 |
HRC oт 20 дo 29 |
2Х17Н2Б-III |
HRC не более 43 |
От минус 70 до плюс 350 |
|
ЧН17Д3Х2 |
НВ от 120 до 170 |
ЧН17Д3Х2 |
НВ от 120 до 170 |
От минус 200 до плюс 350 |
|
08Х18Н10Т |
НВ от 121 до 179 |
2Х17Н2Б-III |
HRC не менее 29 |
От минус 253 до плюс 350 |
|
ЧН5Г8 |
НВ от 160 до 230 |
38ХН3МФА |
HRC oт 33 дo 41 |
От минус 40 до плюс 400 |
|
ЧН15Д7Х2 |
НВ от 120 до 197 |
38ХН3МФА |
HRC от 33 до 41 |
От минус 50 до плюс 400 |
|
ЧН15ДЗХIII |
НВ от 120 до 255 |
38ХН3МФА |
HRC oт 33 дo 41 |
|
|
ХН35ВТ-ВД |
НВ от 207 до 269 |
АСЧ-1 |
НВ от 180 до 262 |
От минус 15 до плюс 600 |
|
12Х18Н9Т |
НВ от 121 до 179 |
12Х18Н9Т |
НВ от 121 до 179 |
От минус 70 до плюс 600 |
|
ЦН-2 наплавка |
HRC не менее 40 |
ЦН-2 наплавка |
HRC не менее 40 |
От минус 100 до плюс 600 |
|
ХН35ВТ |
НВ от 207 до 269 |
ЦН-2 наплавка |
HRC не менее 40 |
|
|
ЧН17Д3Х2 |
НВ от 120 до 170 |
35ХМ |
НВ от 320 до 370 |
От минус 200 до плюс 600 |
|
ЧН19Х3III |
НВ от 120 до 255 |
35ХМ |
НВ от 320 до 370 |
|
|
08Х18Н10Т |
НВ от 121 до 179 |
08Х18Н10Т |
НВ от 121 до 179 |
От минус 253 до плюс 600 |
|
ЦН-12М наплавка |
HRC oт 38 дo 50 |
ЦН-12М наплавка |
HRC oт 38 дo 50 |
От минус 50 до плюс 600 |
|
ЦН-6Л наплавка |
HRC от 28 до 37 |
ЦН-6Л наплавка |
HRC от 28 до 37 |
От минус 100 до плюс 600 |
Таблица 7 - Наплавочные материалы, применяемые в парах трения «клин-корпус» и «шток-втулка» задвижек
|
Твердость наплавленного металла по элементам пар трения, HRC |
Максимальная температура в паре трения, °С |
Допустимые удельные контактные давления, МПа |
|||
|
А |
Б |
А |
Б |
||
|
Стеллит |
Стеллит |
41,5 - 51,5 |
41,5 - 51,5 |
800 |
80 |
|
ЦН-12М |
ЦН-12М |
39,5 - 49,5 |
39,5 - 49,5 |
600 |
120 |
|
ЦН-6Л |
ЦН-6Л |
29,5 - 39,0 |
29,5 - 39,0 |
450 |
80 |
|
ЦН-6Л |
20X13 |
29,5 - 39,0 |
(240 - 300) НВ |
300 |
25 |
|
Стеллит |
ЦН-6Л |
41,5 - 51,5 |
29,5 - 39,0 |
600 |
80 |
|
УОНИ-13/Н1-БК |
УОНИ-13/Н1-БК |
41,5 - 49,5 |
22,0 - 28,0 |
300 |
25 |
|
20X13 |
20X13 |
(301 - 350) НВ |
(240 - 300) НВ |
300 |
25 |
|
20X13 |
03Л-6 |
(301 - 350) НВ |
200 НВ |
300 |
25 |
|
Примечание - В парах трения «клин-корпус» клин - элемент А, корпус - элемент Б; в парах трения «шток-втулка» сочетание элементов пар трения А и Б выбираются из конструктивно-технологических соображений. |
|||||
Лист регистрации изменений
|
Изм |
Номера листов (страниц) |
Всего листов (страниц) в докум. |
№ докум. |
Входящий № сопроводительного документа и дата |
Подп. |
Дата |
|||
|
изменённых |
заменённых |
новых |
аннулированных |
||||||
|
Генеральный директор ЗАО «НПФ «ЦКБА» |
В.П. Дыдычкин |
|
Первый заместитель генерального директора - директор по научной работе |
Ю.И. Тарасьев |
|
Заместитель генерального директора - главный конструктор |
В.В. Ширяев |
|
Заместитель директора - начальник технического отдела |
С.Н. Дунаевский |
|
Начальник 112 отдела |
А.Ю. Калинин |
|
Начальник 115 отдела |
Е.С. Семенова |
|
Исполнитель: инженер |
Т.В. Демидова |
|
СОГЛАСОВАНО: |
|
|
Председатель ТК 259 |
М.И. Власов |
|
Заместитель начальника 1024 ВП МО РФ |
А.А. Хапин |
СОДЕРЖАНИЕ
|
|