Опис методу рішення задачі - Розрахунок на міцність корпусу фрикційного поглинального апарату

Корпус фрикційного апарату типу (рисунок 1) представляє собою шестигранну призматичну оболонку замкнутого профілю. Основним розрахунковим навантаженням корпусу є тиск клинів зсередини апарату. Розподіл цього тиску по висоті і периметру горловини залежить від характеру прилягання клинів,, а величина тиску - від енергоємності апарату та його конструктивних особливостей.

Рисунок 1 - Корпус фрикційного поглинального апарату

Застосовується такий метод розрахунку фрикційного апарату, в якому показано, що вирішення складної просторової задачі можна із задовільною точністю замінити розглядом плоскої замкнутої рами, вирізаної з горловини корпусу (оболонки) двома паралельними поперечними перерізами. Розрахунок такої рами легко виконується методами будівельної механіки.

Тиск клинів на корпус апарату по висоті та ширині граней з достатнім наближенням можна приймати рівномірно розподіленим. Такий характер навантаження відповідає роботі правильно виготовленого апарату з добре припрацьованими поверхнями тертя, тобто стан апарату, коли його енергоємність (ефективність) і сумарний тиск на грані корпусу виявляються найбільшими.

При неточному виготовленні апарату і в процесі його припрацювання неминучий нерівномірний розподіл тиску між клинами та корпусом, однак, поки апарат не припрацбований і коефіцієнти тертя не досягли найбільшої величини, сумарний тиск менше, ніж при повному припрацюванні. Інколи при визначенні поєднання допусків на виготовлення корпусу та клинів, а також при наявності великих нерівностей на поверхні тертя можливе виникнення великих зосереджених сил, наприклад, по краям клинів.

В цьому випадку процес припрацювання може супроводжуватися пластичними деформаціями корпусу, які приводять до зміни характеру прилягання клинів і відповідному перерозподілу навантаження. Незначні пластичні деформації в процесі припрацювання можна вважати допустимими, якщо вони приводять до рівномірного розподілу навантаження між клином і корпусом. Вказана причина повинна бути прийнята до уваги при призначенні допусків на корпус та клини. Деякі пластичні деформації корпусу визначеної величини і знаку можуть виявитися навіть корисними в експлуатації, знижуючи сумарне робоче напруження та підвищуючи межу витривалості корпусу, подібно тому, як це має місце у зневолених пружинах.

Розрахункову схему для шестигранного корпусу представимо у вигляді, показаному на рисунку 2.

Рисунок 2 - Схема для розрахунку шестигранного корпусу фрикційного апарату (плоска система)

Навантаження, що діє на одну грань, кН,

(1.1)

Де - сумарне нормальне навантаження на стінки корпусу від одного клина, кН,

- кут стінок апарату, град.

(1.2)

Де - сила стискування апарату, кН,

- жорсткість виштовхуючи пружин, кН/м,

- повний хід апарату, м,

- початкова затяжка пружини, м,

- кут нахилу стінок корпусу, град.

, (1.3)

Де - коефіцієнт для визначення напруження в стінках корпусу (в кутах між клинами),

=0,37

Для шестигранного апарату, що має кут,

(1.4)

Рівномірно розподілене навантаження, у припущенні, що грань завантажена по всій довжині, ,

(1.5)

Де - ширина грані, м.

В даному випадку форма поперечного перерізу корпусу симетрична відносно декількох осей, тому достатньо розглянути частину стінки корпусу як балку, закладену двома кінцями (рисунок 3). Напруження в стінках корпусу виникають від вигину та розтягнення.

Рисунок 3 - Схема для розрахунку стінки корпусу апарату

Згинальний момент у вузлах корпусу, Нм,

( 1.6)

Підставивши сюди з формули (1.5), отримаємо

(1.7)

Розтягуюча сила з умови рівноваги панелі шестигранника, кН,

(1.8)

Таким чином,

(1.9)

Розглянутий переріз у куті між клинами є основним розрахунковим. Досвід експлуатації та результати випробувань показують, що руйнування корпусу найчастіше спостерігається у цих перерізах.

Напруження в розрахунковому перерізі як для перерізу кривого брусу з урахуванням вигину та розтягнення, МН/м2,

(1.10)

Де - статичний момент площі розглянутого перерізу відносно нейтральної осі, м3;

- відстань від нейтральної лінії до волокна, в якому визначають напруження, м.

, (1.11)

Де - відстань від центру тяжіння до нейтральної осі, м;

- площа розглянутого перерізу, м2;

, (1.12)

Де - висота горловини, яка включається в роботу при стискуванні апарату,

=1,9;

- товщина стінки, м.

, (1.13)

Де - радіус кривизни лінії центрів тяжіння, м;

- радіус кривизни нейтрального слою, м.

, (1.14)

Де - радіус зовнішнього волокна бруса, м;

- радіус внутрішнього волокна бруса, м.

Фактичне навантаження, МН/м2,

(1.15)

Де - межа текучості матеріалу, =550 МН/м2;

- модуль пружності матеріалу, МН/м2;

- модуль зміцнення, =1,104 МН/м2.

Якщо, то корпус фрикційного апарату придатний до використання.

Похожие статьи




Опис методу рішення задачі - Розрахунок на міцність корпусу фрикційного поглинального апарату

Предыдущая | Следующая