Расчет на устойчивость вакуумных сосудов
Системы создания вакуума и избыточного давления имеются на большинстве вакуум- и пневмоформовочных машин, а также на машинах, предназначенных для комбинированного формования. Вакуум-системы используют, как правило, лишь для создания перепадов давления, обеспечивающих формование изделий. Пневмосистемы часто используют и для создания давления формования, и для вспомогательных целей. К последним относятся питание пневмоцилиндров, обеспечивающих привод различных узлов формовочных машин, питание пистолетов воздушного охлаждения и т. и.
Вакуум-система включает вакуум-насос, ресивер, клапаны, трубопроводы и вакуумметр. Для вакуум-формования используют так называемые насосы низкого вакуума, т. е. насосы, которые создают при нулевой производительности минимальное давление во всасывающем патрубке 4-10 3—1,3-10 5 МПа (30-0,1 мм рт. ст.). К насосам этого типа относят поршневые одно- и двухступенчатые, ротационные пластинчатые, двухроториые и винтовые насосы.
При периодическом процессе вакуумного формования целесообразно устанавливать вакуум-насос такой производительности, чтобы, работая непрерывно, он в период вспомогательных операций создавал разрежение в ресивере, а в завершающий период формования, отключаясь от ресивера, отсасывал бы воздух из форм. В таком случае часовая производительность насоса должна быть лишь несколько больше воздушного объема формы, помноженного на число циклов в час.
Для расчета объема ресивера и удельного давления формования с достаточной точностью можно воспользоваться законом Бойля-Мариотта. Обозначим (рис. 7.7): ро — остаточное давление в ресивере; pt — давление в форме до начала вакуумного формования, равное атмосферному; р2 — давление в форме и ресивере в начальный момент формования, когда заготовка еще не деформирована; р3 — давление в ресивере в конце вакуумного формования; рп и рк — начальное и конечное давление формования; К = Vp/V — отношение объема ресивера к объему формы.
Рис. 7.7. Расчетная схема вакуумной системы
Для упрощения расчетов допускаем, что при открытии клапана весь воздух из формы отсасывается в ресивер так, как будто насос в это время не работает.
Исходя из равенства количества воздуха, заключенного под листом в форме и в ресивере в начальный и конечный момент формования, составляем равенство:
Для некоторого момента времени, когда лист займет промежуточное положение (на рис. 7.7 показан пунктиром) и из формы будет вытеснен объем воздуха V., можно составить равенство:
Решая совместно уравнение (7.22) и (7.23) получим формулу (7.24), которая позволяет проследить изменение давления в форме в течение всего цикла формования
Деформация заготовки происходит под действием давления формования р’., которое определится как разность между атмосферным давлением и давлением внутри формы:
или
В начальный момент формования, когда V. = 0, давление формования ри будет иметь значение
Соответственно в конечный момент формования, когда V. = V, получим
Если принять остаточное давление в ресивере ро = 0, атмосферное давление рх = 0,1 МПа, то по формулам (7.27) и (7.28) можно определить значение начального давления формования
и конечного давления формования
Таким образом, формование изделий происходит под переменным давлением, причем перепад между максимальным и минимальным давлением формования может быть определен по формуле
при р{> = 0 и р{ =0,1 МПа
На рис. 7.8 показано изменение начальногорп, конечного рк давления формования и перепада давления Ар в зависимости от соотношения объемов ресивера и формы, вычисленных по уравнениям (7.29), (7.30) и (7.32) при= 0,1 МПа и ро = 0. Анализ полученных результатов показывает, что величина давления формования с увеличением К сначала быстро растет, а разность между начальным и конечным давлением формования уменьшается. При дальнейшем увеличении К приращение давления формования невелико, и увеличение объема ресивера будет приводить к неоправданному росту габаритов и веса вакуум-формовочной машины. Принято считать, что рациональное соотношение объема ресивера и формы лежит где-то между значениями К = 6-8.
Рис. 7.8. Зависимость начального рн и конечного рк давлений формования от соотношения объема ресивера и формы
Пользуясь формулами (7.27) и (7.28), можно вычислить значение начального и конечного давления формования с учетом остаточного давления в ресивере ро. Анализ соответствующего графика (рис. 7.9) подтверждает сделанный ранее вывод о целесообразных соотношениях объема ресивера и формы. Из этого же графика можно видеть, что в определенных пределах недостаточную глубину вакуума можно компенсировать увеличением значения К. Так, например, одинаковое конечное давление формования 0,065 МПа может быть достигнуто при остаточном давлении в ресивере ри = 0,001 МПа и К = 3 или при остаточном давлении ри = 0,01 МПа и К = 4.
Рис. 7.9. Зависимость конечного давления формования рк от остаточного давления в ресивере
Ресиверы вакуум-систем представляют собой сварные оболочки из тонколистовой стали, состоящие из цилиндрической обечайки и эллиптических днищ. Ресиверы рассчитывают на устойчивость как сосуды, работающие под внешним давлением.
Наружный диаметр ресивера Д чаще всего изготовляемого из стальной трубы, выбирают из следующего ряда: 133; 159; 168; 219; 273; 325; 377; 426; 480; 530; 630; 720; 820; 920; 1020; 1120; 1220; 1320; 1420 мм.
Толщину стенки гладкой цилиндрической обечайки, нагруженной наружным давлением, выбирают большей из двух, рассчитанных по формулам
с последующей проверкой по формуле (7.35). В уравнениях (7.33) и (7.34) [о] — допускаемое напряжение (для материалов ресиверов принимается равным 140-150 МПа); с — прибавка к расчетной толщине стенки:
где v — скорость коррозии (г-1 = 1 мм/год); тк — срок службы ресивера (равен сроку службы формовочной машины). Формовочные машины обычно проектируются на 7 лет.
Коэффициент К.2 определяют по номограмме, приведенной на рис. 7.10. Пример использования этой номограммы для расчета приведен на рис. 7.11. На этих рисунках р — величина внешнего давления (при расчете вакуумных ресиверов р принимается равным 0,1 МПа); Е — модуль упругости первого рода стали, из которой изготовлена цилиндрическая обечайка ресивера, при комнатной температуре (Е = 2105МПа).
Рис. 7.10. Номограмма для расчета на устойчивость в пределах упругости цилиндрических обечаек, работающих под наружным давлением
Рис. 7.11. Примеры использования номограммы на рис. 6.8:1 — определение расчетной толщины стенки; II — определение допускаемого наружного давления; III — определение допускаемой расчетной длины (/); о — начало отсчета; • — промежуточные точки; х — конечный результат
Допускаемое наружное давление определяют по формуле
Допускаемое давление из условия прочности определяют по формуле
Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости определяют по формуле
где В, — меньшее значение из двух, вычисленных по формулам
пу — коэффициент запаса устойчивости, равный 2,4.
Расчетная длина 1 = L + I, где L — длина собственно цилиндрической обечайки; Iл – длина, учитывающая влияние на устойчивость цилиндрической обечайки примыкающих к ней элементов (в данном случае эллиптических днищ); / = Я/3, где Я — высота днища без отбортовки (Я = 0.25D).
Если полученное по номограмме (см. рис. 7.8) значение К.2 лежит ниже соответствующей штрихпунктириой линии, то значение р может быть определено по формуле
Толщину стенки эллиптических днищ, нагруженных наружным давлением, принимают равной большему из двух значений, рассчитанных по формулам
где коэффициент Kt при приближенных расчетах можно принять равным 0,9; R — радиус кривизны в вершине днища (R = D).
Формулы (7.40) и (7.41) применимы для расчета эллиптических днищ при соблюдении следующих условий:
I
Все машины в зависимости от вида пневмосистем можно разделить на два вида: машины, имеющие собственный компрессор и ресивер, и машины, рассчитанные на питание сжатым воздухом от цеховой магистрали. Как правило, все формовочные машины потребляют сжатый воздух с давлением 0,4-2,5 МПа. Наибольшее распространение в формовочных машинах имеют винтовые компрессоры. В одном агрегате может использоваться различное давление сжатого воздуха (например, на формование и на привод), поэтому в таких случаях на каждой из магистралей пневмосистемы устанавливается редуктор давления. Установка компрессоров различного давления не практикуется.
Ресиверы сжатого воздуха по конструкции мало отличаются от вакуумных, но рассчитываются на работу под внутренним давлением. Исполнительную толщину тонкостенной гладкой цилиндрической обечайки такого ресивера рассчитывают по формуле
где р — внутреннее давление, на которое рассчитывается ресивер; D — диаметр его обечайки; ф — коэффициент прочности сварного шва (см. табл. 7.1).
Таблица 7.1. Коэффициент прочности сварных швов (ф)
Вид сварного шва | ||
При контроле 100% длины шва | При контроле от 10 до 50% длины шва | |
Стыковой или тавровый с двухсторонним сплошным проваром, выполненный автоматической или полуавтоматической сваркой | 1,0 | 0,9 |
Стыковой с подваркой корня шва или тавровый с двухсторонним сплошным проваром, выполненный вручную | 1,0 | 0,9 |
Стыковой, доступный сварке только с одной стороны и имеющий в процессе сварки металлическую подкладку со стороны корня шва | 0,9 | 0,8 |
Тавровый с конструктивным зазором свариваемых деталей | 0,8 | 0,65 |
Стыковой, выполненный автоматической или полуавтоматической сваркой с одной стороны, с флюсовой или керамической подкладкой | 0,9 | 0,8 |
Стыковой, выполненный вручную с одной стороны | 0,9 | 0,65 |
Формула (7.43) применима при следующих условиях: для обечаек с D > 200 мм должно соблюдаться условие (s – c)/D 0,1, а для обечаек с D 200 мм — (s – c)/D
Толщину стенки эллиптического днища определяют по формуле
Если длина цилиндрической отбортовки /?, у эллиптического днища больше 0,8[D(s – с)]|/2, то толщина днища должна быть не меньше толщины обечайки, рассчитанной при
Для днищ, изготовленных из целой заготовки (без сварочной операции) коэффициент (р = 1. Для сварных днищ этот коэффициент определяют по табл. 7.1.
В качестве запорной арматуры в вакуумных системах на машинах с полуавтоматическим и автоматическим управлением используются вакуумные клапаны с электромагнитным управлением, а на машинах с ручным управлением — одноходовые и многоходовые краны. Вакуумные коммуникации внутри машины выполняют из бесшовных стальных труб, вакуумных резиновых шлангов и медных трубок.
Для внутренних пневмопроводов используют сварные стальные трубы, резиновые шланги, рассчитанные на работу под внутренним давлением, и медные трубки. В машинах-автоматах и полуавтоматах используются электромагнитные запорные клапаны, в машинах с ручным управлением — краны.
При расчете производительности компрессоров пневмосистем полный расход сжатого воздуха на один цикл формования определяется по формуле
где V” — объем сжатого воздуха, идущего на пневмопривод подвижных частей (перемещение нагревателя, подъем и запирание зажимной рамы, перемещение пуансона и т. д.). V — объем сжатого воздуха, идущего на формование изделия V или на предварительную пневматическую вытяжку заготовки V” . При чисто пневматическом формовании
при вакуумном формования с предварительной пневматической вытяжкой
V0 — объем воздуха, идущего на отрыв изделия от формы (при съеме изделия).
Количество воздуха, идущего на пневматическое формование, равно объему формы и верхней пневмокамеры, создающей над формой замкнутое пространство. Объем воздуха, идущего на предварительную пневматическую вытяжку заготовки можно предварительно рассчитать как
Количество воздуха, идущего на пневматический привод подвижных частей, рассчитывается как сумма объемов воздуха, расходуемая в каждом из приводных цилиндров.
Источник
Ðàñ÷åò è òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ àïïàðàòà ñâàðíîé êîíñòðóêöèè äëÿ òîêñè÷íûõ õèìè÷åñêèõ ñðåä ìåòîäîì âàëüöîâêè èç ëèñòîâîé ñòàëè. Àíàëèç íà ïðî÷íîñòü è óñòîé÷èâîñòü öèëèíäðè÷åñêîé îáå÷àéêè àïïàðàòà è ýëëèïòè÷åñêîé êðûøêè. Ðàñ÷åò îòâåðñòèÿ äëÿ ëþêà-ëàçà.
Ñòóäåíòû, àñïèðàíòû, ìîëîäûå ó÷åíûå, èñïîëüçóþùèå áàçó çíàíèé â ñâîåé ó÷åáå è ðàáîòå, áóäóò âàì î÷åíü áëàãîäàðíû.
Ðàçìåùåíî íà https://www.allbest.ru/
Ôåäåðàëüíîå àãåíòñòâî ïî îáðàçîâàíèþ
Ãîñóäàðñòâåííîå îáðàçîâàòåëüíîå ó÷ðåæäåíèå âûñøåãî ïðîôåññèîíàëüíîãî îáðàçîâàíèÿ
Ïåðìñêèé ãîñóäàðñòâåííûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
Áåðåçíèêîâñêèé ôèëèàë
Êàôåäðà “Òåõíîëîãèÿ è ìåõàíèçàöèÿ ïðîèçâîäñòâ”
Êóðñîâîé ïðîåêò
ïî êóðñó “Êîíñòðóèðîâàíèå è ðàñ÷åò ýëåìåíòîâ îáîðóäîâàíèÿ”
ïî òåìå “Ðàñ÷åò íà ïðî÷íîñòü è óñòîé÷èâîñòü ãîðèçîíòàëüíîãî àïïàðàòà, ðàáîòàþùåãî ïîä âàêóóìîì“
Âûïîëíèë: ñòóäåíò
Ëóíåãîâ Å.Â.
Áåðåçíèêè, 2013
Ñîäåðæàíèå
- 1. Êîíñòðóêòèâíîå èñïîëíåíèå àïïàðàòà, óñëîâèÿ ðàáîòû
- 2. Èñõîäíûå äàííûå äëÿ ðàñ÷åòà
- 3. Îáîñíîâàíèå ðàñ÷åòíûõ ïàðàìåòðîâ
- 4. Ðàñ÷åò íà ïðî÷íîñòü è óñòîé÷èâîñòü öèëèíäðè÷åñêîé îáå÷àéêè àïïàðàòà
- 5. Ðàñ÷¸ò íà ïðî÷íîñòü ýëëèïòè÷åñêîé êðûøêè
- 6. Ðàñ÷åò íà ïðî÷íîñòü óêðåïëåíèå îòâåðñòèÿ äëÿ ëþêà-ëàçà
- 7. Ðàñ÷åò íà ïðî÷íîñòü ñåäëîâûõ îïîð
- 8. Ðàñ÷åò êðàåâûõ íàïðÿæåíèé â ìåñòå ñîïðÿæåíèÿ öèëèíäðè÷åñêîé îáå÷àéêè è ýëèïòè÷åñêîãî äíèùà
- Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
ãäå k – êîýôôèöèåíò ïîíèæåíèÿ ïðî÷íîñòè íà îïàñíîñòü ñðåäû, k=0,8 0,9 => ïðèíèìàåì k = 0,85. Òîãäà:
Äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå â óñëîâèÿõ èñïûòàíèÿ, [ó]è;
 óñëîâèÿõ èñïûòàíèÿ äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå:
ãäå [ó]Ò20 – ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå ïðåäåëà òåêó÷åñòè ïðè òåìïåðàòóðå t=20ºC, äëÿ ÂÑò 3ñï [ó]Ò 20=210 ÌÏà /1, ïðèëîæ. òàáë.I, ñ.282/. Òîãäà:
Ðàñ÷åòíîå äàâëåíèå, Ð;
Ðàñ÷åòíîå äàâëåíèå â ðàáî÷èõ óñëîâèÿõ, Ððàñ÷;
Àïïàðàò ðàáîòàåò ïîä âàêóóìîì. Îñòàòî÷íîå äàâëåíèå â íåì Ðîñò=0,020 ÌÏà, òî åñòü äàâëåíèå íèæå àòìîñôåðíîãî (Ðàòì=0,1 ÌÏà), çíà÷èò, àïïàðàò íàãðóæåí íàðóæíûì äàâëåíèåì, åãî âåëè÷èíó îïðåäåëÿåì ïî ñëåäóþùåé ôîðìóëå:
Èòàê, ðàñ÷åòíîå äàâëåíèå â ðàáî÷èõ óñëîâèÿõ â àïïàðàòå Ððàñ÷=0,08 ÌÏà.
Äîïóñêàåìîå äàâëåíèå â óñëîâèÿõ èñïûòàíèÿ, Ðè;
Ðè = max{; íî íå ìåíåå 0,2} ÌÏà;
Êîýôôèöèåíò ïðî÷íîñòè ñâàðíîãî øâà, ö;
Ïðèíèìàåì ö=1, /1, òàáë.1.7, ñ.13/äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé äóãîâîé ýëåêòðîñâàðêè;
Ïðèáàâêà ê ðàñ÷åòíûì òîëùèíàì êîíñòðóêòèâíûõ ýëåìåíòîâ, ñ;
ñ = ñ1 + ñ2 + ñ3,
ãäå ñ1 – ïðèáàâêà íà êîððîçèþ è ýðîçèþ, ñ1=0 ìì;
ñ2 – êîìïåíñàöèÿ ìèíóñîâîãî äîïóñêà, åãî âåëè÷èíà çàâèñèò îò òîëùèíû ñòåíêè, ñ2 = 0 ìì;
ñ3 – ïðèáàâêà, ïðåäóñìàòðèâàþùàÿ êîìïåíñàöèþ óòîí÷åíèÿ ñòåíêè ýëåìåíòà àïïàðàòà ïðè òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèÿõ (ñ ëèñòàìè ñòàëè ïðîâîäèëàñü âàëüöîâêà), ñ3=1,2 ìì.
Òîãäà:
ñ=0+0+1,2=1,2 ìì.
Ðèñ.1. Ðàñ÷åòíàÿ ñõåìà
Èñïîëíèòåëüíàÿ òîëùèíà ñòåíêè öèëèíäðè÷åñêîé îáå÷àéêè S, /2, ñ. 10/
Ðàñ÷åòíàÿ òîëùèíà äëÿ ðàáî÷èõ óñëîâèé:
ãäå D – âíóòðåííèé äèàìåòð öèëèíäðè÷åñêîé îáå÷àéêè, D=2000 ìì;
Ð – âåëè÷èíà ðàñ÷¸òíîãî äàâëåíèÿ â àïïàðàòå, Ð = 0,08 ÌÏà;
[] – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ìàòåðèàëà àïïàðàòà ïðè ðàñ÷¸òíîé òåìïåðàòóðå, []60 = 116,45 ÌÏà;
k2 – êîýôôèöèåíò, îïðåäåëÿþùèéñÿ ïî íîìîãðàììå;
ãäå l – ðàñ÷¸òíàÿ äëèíà öèëèíäðè÷åñêîé îáå÷àéêè àïïàðàòà, ìì;
ãäå lÝ – äëèíà ïðèìûêàþùåé ýëëèïòè÷åñêîé êðûøêè, ìì
îïðåäåëÿåòñÿ êàê lÝ = Í/3 /2, ñ.12/,
ãäå Í – âûñîòà ýëëèïòè÷åñêîé êðûøêè, ìì:
;
çíà÷èò:
ïðèíèìàåì
Òîãäà îòíîøåíèå
nó – êîýôôèöèåíò çàïàñà óñòîé÷èâîñòè, äëÿ ðàáî÷èõ óñëîâèé nó = 2,4;
E – ìîäóëü ïðîäîëüíîé óïðóãîñòè, äëÿ óãëåðîäèñòûõ ñòàëåé Å = 1,95105 ÌÏà /2, ïðèëîæ. 4, òàáë. 19/;
Ïî íîìîãðàììå /2, ÷åðò. 5/ êîýôôèöèåíò k2 = 0,45.
Äàëåå íàõîäèì ðàñ÷¸òíóþ òîëùèíó ñòåíêè, Sð:
Çíà÷èò
Òîãäà èñïîëíèòåëüíàÿ òîëùèíà öèëèíäðè÷åñêîé îáå÷àéêè àïïàðàòà, S:
Èñïîëíèòåëüíóþ òîëùèíó ñòåíêè àïïàðàòà ïðèíèìàåì S=11ìì.
Äîïóñêàåìîå íàðóæíîå äàâëåíèå, [P], â ðàáî÷èõ óñëîâèÿõ, îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
,
ãäå – äîïóñêàåìîå íàðóæíîå äàâëåíèå èç óñëîâèÿ ïðî÷íîñòè, ÌÏà;
– äîïóñêàåìîå íàðóæíîå äàâëåíèå èç óñëîâèÿ óñòîé÷èâîñòè â ïðåäåëàõ óïðóãîñòè, ÌÏà;
ãäå ;
;
.
Òîãäà
Íàõîäèì äîïóñêàåìîå íàðóæíîå äàâëåíèå:
Óñëîâèå ïðî÷íîñòè:
– óñëîâèå ïðî÷íîñòè âûïîëíÿåòñÿ;
Ïðèíèìàåì òîëùèíó ñòåíêè S=11ìì.
Äîïóñêàåìîå âíóòðåííåå èçáûòî÷íîå äàâëåíèå, [P]È, â óñëîâèÿõ èñïûòàíèÿ, îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
Óñëîâèå ïðî÷íîñòè ïðè èñïûòàíèÿõ:
– óñëîâèå ïðî÷íîñòè ïðè èñïûòàíèÿõ âûïîëíÿåòñÿ;
Îêîí÷àòåëüíî ïðèíèìàåì òîëùèíó ñòåíêè S=11ìì.
Ñîáëþäåíèå óñëîâèé ïðèìåíèìîñòè âûøåïðèâåä¸ííûõ ôîðìóë:
=>
Óñëîâèÿ ïðî÷íîñòè âûïîëíÿþòñÿ, ðàñ÷¸òû âåðíû.
Ïðèíèìàåì èñïîëíèòåëüíóþ òîëùèíó ñòåíêè êðûøêè ðàâíîé 5ìì.
Äîïóñêàåìîå íàðóæíîå äàâëåíèå, â óñëîâèÿõ ðàáîòû [P]:
ãäå – äîïóñêàåìîå íàðóæíîå äàâëåíèå èç óñëîâèÿ ïðî÷íîñòè, ÌÏà;
– äîïóñêàåìîå íàðóæíîå äàâëåíèå èç óñëîâèÿ óñòîé÷èâîñòè â ïðåäåëàõ óïðóãîñòè, ÌÏà. Îïðåäåëÿþòñÿ ïî ôîðìóëàì:
Óñëîâèå ïðî÷íîñòè:
– óñëîâèå ïðî÷íîñòè âûïîëíÿåòñÿ;
Ïðèíèìàåì òîëùèíó ñòåíêè S=5ìì.
Äîïóñêàåìîå âíóòðåííåå èçáûòî÷íîå äàâëåíèå, [P]È, â óñëîâèÿõ èñïûòàíèÿ, îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
Óñëîâèå ïðî÷íîñòè ïðè èñïûòàíèÿõ:
– óñëîâèå ïðî÷íîñòè ïðè èñïûòàíèÿõ âûïîëíÿåòñÿ;
Îêîí÷àòåëüíî ïðèíèìàåì òîëùèíó ñòåíêè S=5ìì.
Ñîáëþäåíèå óñëîâèé ïðèìåíèìîñòè âûøåïðèâåä¸ííûõ ôîðìóë
=> =>
=> =>
Óñëîâèÿ ñîáëþäàþòñÿ, ðàñ÷¸òû âåðíû.
Âûïîëíåíèå óñëîâèé ïðèìåíåíèÿ íèæåïðèâåä¸ííîé ìåòîäèêè ðàñ÷¸òà
Óñëîâèÿ âûïîëíÿþòñÿ.
Ðàñ÷¸òíûé äèàìåòð îòâåðñòèÿ, íå òðåáóþùèé óêðåïëåíèÿ, d0
d0 =
Òàê êàê òî óêðåïëåíèå îòâåðñòèÿ òðåáóåòñÿ.
Ðàñ÷åòíàÿ òîëùèíà ñòåíêè ëþêà îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
ãäå Ðíàð – ðàñ÷åòíîå äàâëåíèå äëÿ ðàáî÷èõ óñëîâèé, Ðíàð=0,08ÌÏà;
[ó]60 – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå äëÿ ìàòåðèàëà â ðàáî÷èõ óñëîâèÿõ, [ó]60=116,45ÌÏà;
Òîãäà:
Èñïîëíèòåëüíóþ òîëùèíó ñòåíêè ïðèíèìàåì S1=6ìì.
Ðàñ÷¸òíàÿ äëèíà âíåøíåé ÷àñòè ëþêà-ëàçà, l1p:
,
l1 íå çàäàâàëîñü, => l1p=77,58ìì, ïðèíèìàåì l1p=80ìì.
Ðàñ÷åòíàÿ äëèíà âíóòðåííåé ÷àñòè ëþêà-ëàçà, l3p:
l3 íå çàäàâàëîñü, => l3p=31,03ìì, ïðèíèìàåì l3p=35ìì.
Òîëùèíû ñòåíîê, ìàòåðèàë, ñóììó ïðèáàâîê ê ðàñ÷åòíîé òîëùèíå ñòåíêè âíóòðåííåé ÷àñòè îòâåðñòèÿ ïðèíèìàåì òå æå, ÷òî è äëÿ âíåøíåé ÷àñòè:
Øèðèíà çîíû óêðåïëåíèÿ â îêðåñòíîñòè îòâåðñòèÿ, L0
.
Îïðåäåëÿåì ñõåìó ðàñ÷åòà îòâåðñòèÿ:
Îòâåðñòèå ñ÷èòàåòñÿ îäèíî÷íûì, åñëè ðàññòîÿíèå ìåæäó íàðóæíûìè ïîâåðõíîñòÿìè ñîîòâåòñòâóþùèõ îòâåðñòèé óäîâëåòâîðÿåò óñëîâèþ:
ãäå b – ðàññòîÿíèå ìåæäó ëþêîì-ëàçîì è øòóöåðîì, b=250ìì;
Dp´; Dp½ – äèàìåòðû ëþêà-ëàçà è øòóöåðà, ñîîòâåòñòâåííî, Dp´=800ìì; Dp½=400ìì;
Ðàñ÷åò ïîäòâåðæäàåò ïðåäïîëîæåíèå, ëþê-ëàç ÿâëÿåòñÿ îäèíî÷íûì îòâåðñòèåì.
Ðàñ÷¸òíûé äèàìåòð îòâåðñòèÿ, íå òðåáóþùèé óêðåïëåíèÿ (d0p), ïðè îòñóòñòâèè èçáûòî÷íîé òîëùèíû ñòåíêè àïïàðàòà:
Ïóñòü óêðåïëåíèå ïðîâîäèì âíåøíåé è âíóòðåííåé ÷àñòüþ îòâåðñòèÿ, òîãäà: l2p=0. Óñëîâèå óêðåïëåíèÿ áóäåò /3, ñ.7/:
,
ãäå ÷1 – îòíîøåíèå äîïóñêàåìûõ íàïðÿæåíèé äëÿ âíåøíåé ÷àñòè îòâåðñòèÿ, ÷1=;
ãäå []1 – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ìàòåðèàëà ñòåíêè âíåøíåé ÷àñòè îòâåðñòèÿ, ÌÏà;
[] – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ìàòåðèàëà ñòåíêè àïïàðàòà ïðè ðàñ÷¸òíîé òåìïåðàòóðå []=[]60=116,45ÌÏà;
Íî òàê êàê ìàòåðèàë àïïàðàòà è ëþêà-ëàçà îäèíàêîâûé, òî []=[]1 è èõ îòíîøåíèå ðàâíî 1, çíà÷èò ÷1=1,0.
÷3 – îòíîøåíèå äîïóñêàåìûõ íàïðÿæåíèé äëÿ âíóòðåííåé ÷àñòè ëþêà-ëàçà, ÷3=
ãäå []3 – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ìàòåðèàëà âíóòðåííåé ÷àñòè îòâåðñòèÿ, ÌÏà;
Òàê êàê ìàòåðèàë àïïàðàòà è âíóòðåííåé ÷àñòè îòâåðñòèÿ îäèíàêîâûé, òî []=[]3 è èõ îòíîøåíèå ðàâíî 1, çíà÷èò ÷3=1,0.
Óñëîâèå áóäåò âûãëÿäåòü ñëåäóþùèì îáðàçîì:
ìì2,
Óñëîâèå íå âûïîëíÿåòñÿ, çíà÷èò óêðåïëåíèå ïðîâîäèì íå òîëüêî âíåøíåé è âíóòðåííåé ÷àñòüþ ëþêà, íî åùå è óïëîòíèòåëüíûì êîëüöîì.
Ðàñ÷åò óêðåïëåíèÿ îòâåðñòèÿ ñ ïîìîùüþ íàêëàäíîãî êîëüöà;
Ðàñ÷åòíóþ, òîëùèíó íàêëàäíîãî êîëüöà ïðèíèìàåì ðàâíîé òîëùèíå öèëèíäðè÷åñêîé îáå÷àéêè.
Ìàòåðèàë êîëüöà ÂÑò 3ñï:
Ðàñ÷åòíàÿ øèðèíà íàêëàäíîãî êîëüöà, l2p:
l2 íå çàäàâàëîñü, => l2p=203,96ìì, ïðèíèìàåì l2p=205ìì.
Óñëîâèå óêðåïëåíèÿ òåïåðü âûãëÿäèò:
ãäå ÷2 – îòíîøåíèå äîïóñêàåìûõ íàïðÿæåíèé äëÿ íàêëàäíîãî êîëüöà ëþêà-ëàçà, ÷2=
ãäå []2 – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ìàòåðèàëà íàêëàäíîãî êîëüöà, ÌÏà;
Òàê êàê ìàòåðèàë àïïàðàòà è íàêëàäíîãî êîëüöà îòâåðñòèÿ îäèíàêîâûé, òî []=[]2 è èõ îòíîøåíèå ðàâíî 1, çíà÷èò ÷2=1,0.
ìì2,
Óñëîâèå íå âûïîëíÿåòñÿ, çíà÷èò òðåáóåòñÿ óâåëè÷èòü òîëùèíó íàêëàäíîãî êîëüöà.
Òîëùèíó íàêëàäíîãî êîëüöà ïðèìåì S2=13ìì.
Òîãäà ðàñ÷åòíàÿ øèðèíà íàêëàäíîãî êîëüöà, l2p:
l2 íå çàäàâàëîñü, => l2p=213,54ìì, ïðèíèìàåì l2p=215ìì.
Ïðîâåðÿåì âûïîëíåíèå óñëîâèÿ óêðåïëåíèÿ:
ìì2,
Óñëîâèå âûïîëíÿåòñÿ. Ïðîèçâîäèì óêðåïëåíèå âíóòðåííåé, âíåøíåé ÷àñòÿìè ëþêà è óïëîòíèòåëüíûì êîëüöîì.
Äîïóñêàåìîå íàðóæíîå äàâëåíèå, [P] /3, ñ. 15/:
;
ãäå [P]Ï – äîïóñêàåìîå íàðóæíîå äàâëåíèå â ïðåäåëàõ ïëàñòè÷íîñòè;
[P]E – äîïóñêàåìîå íàðóæíîå äàâëåíèå â ïðåäåëàõ óïðóãîñòè;
ãäå Ê1- êîýôôèöèåíò, äëÿ öèëèíäðè÷åñêèõ îáå÷àåê Ê 1 = 1.
V – êîýôôèöèåíò ïîíèæåíèÿ ïðî÷íîñòè, îí ðàâåí:
ãäå – êîýôôèöèåíò ïðî÷íîñòè ñâàðíîãî øâà àïïàðàòà, = 1.
 íàøåì ñëó÷àå:
,
Òîãäà äàâëåíèå:
ÌÏà.
,(ñì. ï. 5.3);
Íàõîäèì äîïóñêàåìîå íàðóæíîå äàâëåíèå:
Óñëîâèå ïðî÷íîñòè ÷àñòè ñòåíêè öèëèíäðè÷åñêîé îáå÷àéêè àïïàðàòà:
– óñëîâèå âûïîëíÿåòñÿ, îòâåðñòèå óêðåïëåíî ïî ñõåìå (ðèñ.4):
Ðèñ.4. Ïðèíÿòàÿ ñõåìà óêðåïëåíèÿ îòâåðñòèÿ
Ðèñ.7 Ñõåìà êîðïóñà
Âåñ öèëèíäðè÷åñêîé îáå÷àéêè ðàâåí:
ãäå VÎÁ – îáú¸ì ìàòåðèàëà îáå÷àéêè, ðàâåí ðàçíîñòè îáú¸ìîâ âíóòðåííåãî è íàðóæíîãî öèëèíäðîâ:
Òîãäà:
Âåñ æèäêîñòè â àïïàðàòå îïðåäåëÿåòñÿ:
ãäå Vàï – îáúåì àïïàðàòà (â ðàáî÷åì ñîñòîÿíèè àïïàðàò çàïîëíåí íàïîëîâèíó);
ñæèä – ïëîòíîñòü æèäêîñòè, íàõîäÿùåéñÿ â àïïàðàòå, ñæèä=990 êã/ì 3;
Îáúåì àïïàðàòà íàõîäèì:
Òîãäà âåñ æèäêîñòè:
Âåñ âñåãî àïïàðàòà â ðàáî÷èõ óñëîâèÿõ:
Îïðåäåëÿåì ðåàêöèþ îïîðû:
Èçãèáàþùèé ìîìåíò â ñåðåäèíå àäñîðáåðà:
Èçãèáàþùèé ìîìåíò â ñå÷åíèè íàä îïîðîé:
ãäå à – ðàññòîÿíèå îò ñòûêà îáå÷àéêè ñ êðûøêîé äî ñåäëîâîé îïîðû, :
– êîýôôèöèåíòû /4, ñ.296, ðèñ.14.13 14.15/;
Ïåðåðåçûâàþùàÿ ñèëà:
ãäå – êîýôôèöèåíò, /4, ñ.296, ðèñ.14.16/;
Ðàñ÷åò êîðïóñà íà ïðî÷íîñòü.
Ïðîâåðêà íà óñòîé÷èâîñòü îò ñîâìåñòíîãî äåéñòâèÿ íàðóæíîãî äàâëåíèÿ è èçãèáà:
à) â ñå÷åíèè ïîñåðåäèíå àïïàðàòà:
ãäå [P] – äîïóñêàåìîå íàðóæíîå äàâëåíèå, [P]=0,124ÌÏà (ñì. ï.5.3);
[Q] – äîïóñêàåìàÿ ïîïåðå÷íàÿ ñèëà, ÌÍ;
[Ì] – äîïóñêàåìûé èçãèáàþùèé ìîìåíò, .
Äîïóñêàåìàÿ ïîïåðå÷íàÿ ñèëà îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
ãäå [Q]P – äîïóñêàåìàÿ ïîïåðå÷íàÿ ñèëà èç óñëîâèÿ ïðî÷íîñòè, ÌÍ;
[Q]E – äîïóñêàåìàÿ ïîïåðå÷íàÿ ñèëà èç óñëîâèÿ óñòîé÷èâîñòè â ïðåäåëàõ óïðóãîñòè, ÌÍ;
nó – êîýôôèöèåíò çàïàñà óñòîé÷èâîñòè, äëÿ ðàáî÷èõ óñëîâèé nó = 2,4;
E – ìîäóëü ïðîäîëüíîé óïðóãîñòè, Å = 1,99105 ÌÏà /2, ïðèëîæ. 4, òàáë. 19/;
Äîïóñêàåìûé èçãèáàþùèé ìîìåíò:
ãäå ö3 – êîýôôèöèåíò,
,
îïðåäåëÿåòñÿ ïî /4, ñ. 108, ðèñ.6.6/, ö3=0,9;
Òîãäà óñëîâèå óñòîé÷èâîñòè îò íàðóæíîãî äàâëåíèÿ è èçãèáà â ñå÷åíèè ïîñåðåäèíå àïïàðàòà:
Óñëîâèå âûïîëíÿåòñÿ.
á) â ñå÷åíèè íàä îïîðîé:
ãäå Ê 6 – êîýôôèöèåíò, /4, ñ.299, ðèñ.14.21/, Ê 6=0,14;
Óñëîâèå âûïîëíÿåòñÿ. Àïïàðàò óñòîé÷èâ.
Íàïðÿæåíèå ñðåçà â îïîðíîì ñå÷åíèè îáå÷àéêè, ô, ÌÏà:
ãäå Ê 8 – êîýôôèöèåíò, /4,ñ.297, ðèñ.14.17/, Ê 8=0,6;
Óñëîâèå âûïîëíÿåòñÿ.
Íàïðÿæåíèå ðàñòÿæåíèÿ â äíèùå:
ãäå Ê 9 – êîýôôèöèåíò, /4, ñ.297, ðèñ. 14.17/, Ê 9=0,35;
Óñëîâèå âûïîëíÿåòñÿ.
Íà àïïàðàò äåéñòâóþò êîëüöåâûå íàïðÿæåíèÿ:
à) êîëüöåâîå íàïðÿæåíèå â íèæíåé òî÷êå îïîðíîãî ñå÷åíèÿ:
ãäå Ê 10 – êîýôôèöèåíò, /4, ñ.297, ðèñ.14.17/, Ê 10=0,62;
ö – êîýôôèöèåíò ñâàðíîãî øâà, ö=1;
le – ýôôåêòèâíàÿ äëèíà îáå÷àéêè â ñå÷åíèè íàä îïîðîé:
ãäå Â – øèðèíà ñåäëîâîé îïîðû, Â=300ìì /4, ñ.281, òàáë.14.6/;
Òîãäà:
á) êîëüöåâîå íàïðÿæåíèå íà ãðåáíå ñåäëîâîé îïîðû:
ãäå Ê11 – êîýôôèöèåíò, /4, ñ.299, ðèñ.14.20/, Ê 11=0,011;
Íà îïîðó äåéñòâóþò /4, ñ.302/:
Âåðòèêàëüíàÿ ñèëà, Qìàõ (ðåàêöèÿ îïîðû);
Ðåàêöèÿ îïîðû:
ãäå Gmax – âåñ àïïàðàòà, âêëþ÷àÿ âåñ âíóòðåííèõ óñòðîéñòâ, Gmax=99,35êÍ;
Ãîðèçîíòàëüíàÿ ñèëà P1(ïåðïåíäèêóëÿðíàÿ ê îñè àïïàðàòà), ñ÷èòàåòñÿ ïî ôîðìóëå:
ãäå Ê 18 – êîýôôèöèåíò, îïðåäåëÿåìûé ïî ãðàôèêó/4, ñ.299, ðèñ.14.21/. Ê 18=0,245;
Ãîðèçîíòàëüíàÿ ñèëà òðåíèÿ P2(ïàðàëëåëüíàÿ îñè àïïàðàòà), îïðåäåëÿåòñÿ:
ãäå 0,15 – êîýôôèöèåíò òðåíèÿ ìåæäó àïïàðàòîì è îïîðîé.
Ïëîùàäü îïîðíîé ïëèòû, FÏR, äîëæíà óäîâëåòâîðÿòü óñëîâèþ:
ãäå [ó]áåò – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ñæàòèÿ áåòîíà ôóíäàìåíòà, ïðèìåíÿåìîå â çàâèñèìîñòè îò ìàðêè áåòîíà /4, ñ.302/, äëÿ ìàðêè 200, [ó]áåò=6 ÌÏà;
Òîãäà:
Ïëîùàäü îïîðíîé ïëèòû ïðèíèìàåì
Òîãäà, íàïðÿæåíèå ñæàòèÿ áåòîíà:
Ðàñ÷åòíàÿ òîëùèíà îïîðíîé ïëèòû:
ãäå Ê 19 – êîýôôèöèåíò, îïðåäåëÿåìûé ïî /4, ñ.303, ðèñ.14.23/, â íàøåì ñëó÷àå îòíîøåíèå =0,68, Ê 19=0,2;
[óï] – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå äëÿ ìàòåðèàëà îïîðíîé ïëèòû. Ìàòåðèàëîì ÿâëÿåòñÿ ÂÑò 3ñï, åãî äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå [ó]20=154 ÌÏà;
Èñïîëíèòåëüíàÿ òîëùèíà îïîðíîé ïëèòû:
Ïðèíèìàåì SÏ=20ìì, /4, ñ.281, òàáë.14.6/.
Ðàñ÷åòíàÿ òîëùèíà ðåáðà SpR:
ãäå [ó] – äîïóñòèìîå íàïðÿæåíèå ìàòåðèàëà îïîðû, [ó]=154 ÌÏà;
D – âíåøíèé äèàìåòð îáå÷àéêè àïïàðàòà, D=2022ìì=2,022ì;
Ïðèìåì SpR=5ìì.
Ïðîâåðêà ðåáåð íà óñòîé÷èâîñòü. Íàãðóçêà íà åäèíèöó äëèíû ðåáðà, q:
ãäå lîáù – îáùàÿ äëèíà âñåõ ðåáåð â îïîðå;
Äëÿ íàøåé ñõåìû:
ãäå m – ÷èñëî ðåáåð â îïîðå, m=6;
Òîãäà, íàãðóçêà íà åäèíèöó äëèíû ðåáðà:
Ðàñ÷åòíàÿ òîëùèíà ðåáåð èç óñëîâèÿ óñòîé÷èâîñòè:
ãäå [ó]êð – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå íà óñòîé÷èâîñòü, ïðèíèìàåìîå èç óñëîâèÿ:
ãäå [ó]Ò – ïðåäåë òåêó÷åñòè äëÿ ìàòåðèàëà îïîðû ïðè ðàñ÷åòíîé òåìïåðàòóðå, [ó]Ò 20=250ÌÏà;
Êðèòè÷åñêîå íàïðÿæåíèå íàõîäÿò ïî ôîðìóëå:
ãäå Å – ìîäóëü ïðîäîëüíîé óïðóãîñòè, äëÿ ÂÑò 3ñï, ïðè t=200C
h2 – âûñîòà êðàéíåãî íàðóæíîãî ðåáðà, h2=740ìì;
Òîãäà êðèòè÷åñêîå íàïðÿæåíèå:
Âûáèðàåì èç óñëîâèÿ
Óñëîâèå óñòîé÷èâîñòè:
Óñëîâèå óñòîé÷èâîñòè âûïîëíÿåòñÿ.
Óñëîâèå ïðî÷íîñòè îïîðû ïðè äåéñòâèè èçãèáàþùåé ñèëû P2;
,
ãäå W – ìîìåíò ñîïðîòèâëåíèÿ ãîðèçîíòàëüíîãî ñå÷åíèÿ ïî ðåáðàì ó îñíîâàíèÿ îïîðû. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ìîìåíòà ñå÷åíèÿ íàéäåì ïëîùàäü ïðÿìîóãîëüíèêà, êîòîðàÿ áóäåò ýêâèâàëåíòíà çàøòðèõîâàííîé ïëîùàäè:
,
ìì 2.
×òîáû îïðåäåëèòü ãàáàðèòû òàêîãî ïðÿìîóãîëüíèêà ïðèìåì äëèíó l = 1750 ìì, òîãäà âòîðîé ðàçìåð:
ìì.
/5/, ñ.51,
ãäå – êîýôôèöèåíò, çàâèñÿùèé îò , , òîãäà
ìì 3.
ÌÏà.
, òàê êàê 10,57 < 116,45, ÌÏà.
Óñëîâèå ïðî÷íîñòè âûïîëíÿåòñÿ, ðàñ÷åòû âåðíû.
Ñåäëîâûå îïîðû èìåþò âèä:
Ðèñ.8 Ñõåìà ñåäëîâîé îïîðû
Ïàðàìåòðû îïîðû:
Äëèíà îïîðíîé ïëèòû L, ìì – 1770;
Øèðèíà îïîðû Â, ìì – 300;
Øèðèíà îïîðíîé ïëèòû Â 1, ìì – 400;
Âûñîòà êðàéíåãî íàðóæíîãî ðåáðà îïîðû h2, ìì – 740;
Âûñîòà ñðåäíåãî ðåáðà îïîðû h1, ìì – 320;
Ðàññòîÿíèå ìåæäó ïîïåðå÷íûìè ðåáðàìè à, ìì – 410;
Øèðèíà ïîïåðå÷íûõ ðåáåðb, ìì – 280;
Óãîë îáõâàòà îïîðíûì ëèñòîì ä, 0 – 140.
Ñîãëàñíî /4, òàáë.1.26/ íàõîäèì ôîðìóëû äëÿ îïðåäåëåíèÿ óãëîâûõ è ðàäèàëüíûõ äåôîðìàöèé
à) äëÿ öèëèíäðè÷åñêîé îáå÷àéêè
á) äëÿ ýëëèïòè÷åñêîé êðûøêè
â) êîýôôèöèåíò çàòóõàíèÿ äåôîðìàöèé,
äëÿ öèëèíäðè÷åñêîé îáå÷àéêè
,
ãäå – êîýôôèöèåíò Ïóàññîíà, = 0,3;
;
äëÿ ýëëèïòè÷åñêîé êðûøêè
,
ãäå a – ïåðâûé ðàäèóñ ýëëèïñà, ì;
b – âòîðîé ðàäèóñ ýëëèïñà, ì
(Í – âûñîòà ýëëèïòè÷åñêîé êðûøêè /ñì. 7.3/);
Òîãäà .
Ïîäñòàâëÿÿ ñîîòâåòñòâóþùèå çíà÷åíèÿ äåôîðìàöèè â ñèñòåìó óðàâíåíèé, ïîëó÷èì óðàâíåíèå ñîâìåñòíîñòè äåôîðìàöèé â ðàçâ¸ðíóòîì âèäå:
Ïîäñòàâëÿåì ÷èñëîâûå çíà÷åíèÿ è ðåøàåì ñèñòåìó, ïðåäâàðèòåëüíî ñîêðàòèâ íà âåëè÷èíó Å:
M0=-5,110-5 ÌÍì/ì, çíàê “-” îçíà÷àåò, ÷òî ìîìåíò â äåéñòâèòåëüíîñòè íàïðàâëåí â ïðîòèâîïîëîæíóþ ñòîðîíó.
Q0=27,2810-4 ÌÍ/ì
Ñóììàðíûå íàïðÿæåíèÿ íà êðàþ ýëëèïòè÷åñêîãî äíèùà
à) ìåðèäèîíàëüíîå:
á) êîëüöåâîå:
Ñóììàðíûå íàïðÿæåíèÿ íà êðàþ öèëèíäðè÷åñêîé îáå÷àéêè
à) ìåðèäèîíàëüíîå:
;
á) êîëüöåâîå:
Óñëîâèå ïðî÷íîñòè â ìåñòå ñîïðÿæåíèÿ ýëåìåíòîâ
Äëÿ ýëëèïòè÷åñêîé êðûøêè:
max Ý = max {mÝ ; tÝ} = max {31,72; 47,20} = 47,20 ÌÏà;
max Ý [] 47,20 1116,45 ÌÏà;
Äëÿ öèëèíäðè÷åñêîé îáå÷àéêè:
max= max {m0 ; t0} = max {0,031; 20,76} = 20,76 ÌÏà;
max [] 20,76 1116,45 ÌÏà;
Óñëîâèå ïðî÷íîñòè â ìåñòå ñîïðÿæåíèÿ ýëåìåíòîâ âûïîëíÿåòñÿ.
…
Источник