8. Быстровращающиеся обечайки.
Являются основными элементами роторов, центрифуг и сепараторов.
С точки зрения конструктивного исполнения могут быть цилиндрическими или коническими. В самом общем случае нагружения быстровращающиеся обечайки нагружены:
а) распределенными по всей поверхности инерционными силами от массы обечайки:
,
– масса выделенного элемента обечайки;
ω – угловая скорость вращения ротора;
r0 – расстояние от оси ротора до выделенного элемента.
б) силы давления обрабатываемой среды:
,
– плотность обрабатываемой среды;
– внутренний радиус обечайки;
– коэффициент заполнения ротора.
,
– минимальный радиус внутренней
поверхности обрабатываемой среды,
заполняющей ротор при его вращении.
в) краевые силы.
8.1. Основные расчетные параметры для быстровращающихся обечаек.
1. Расчетная нагрузка.
– это рабочая нагрузка, действующая на ротор при рабочей частоте вращения с максимальным заполнением обрабатываемой среды.
2. Расчетная температура.
За расчетную температуру принимают температуру рабочей среды, заполняющей ротор.
3. Допускаемые напряжения.
,
η –
коэффициент, учитывающий вид заготовки
(
),
– нормативно допускаемые напряжения
материала ротора.
,
– предел текучести материала ротора
при соответствующей температуре;
– условный предел текучести материала;
– предел прочности;
Коэффициент
запаса принимают:
,
.
4. Коэффициент перфорации.
,
– коэффициент прочности сварного
соединения;
– диаметр отверстий;
– шаг отверстий.
В том случае, если отверстия располагаются в определенном порядке (по вершинам квадрата или в шахматном порядке), то коэффициент перфорации рассчитывается:
.
Если отверстия вырезаются по вершинам равностороннего треугольника, то:
.
5. Прибавка к расчетной толщине.
,
– компенсация отрицательного допуска.
6. Толщина стенки.
а) цилиндрической обечайки.
,
б) конической обечайки.
– плотность обрабатываемой среды;
– плотность материала ротора;
– коэффициент заполнения ротора;
R – внутренний радиус обечайки;
α – угол при вершине конуса.
Если обечайка ослаблена отверстиями:
а)
.
б)
7. Допускаемая угловая скорость вращения ротора:
7.1. Для сплошных обечаек.
а)
.
б)
.
7.2. Для перфорированной обечайки.
а)
.
б)
.
8. Краевые силы и краевой момент, действующие в узлах сопряжения обечайки с другими деталями ротора.
Краевые силы и краевой момент определяются из уравнения совместности деформаций, составляющегося для краев вращающихся элементов в непосредственном месте соединения их друг с другом.
Идея совместности деформаций заключается в следующем: что бы в узле сопряжения, не было ни каких отличительных перемещений как линейных, так и угловых.
Уравнение совместности линейных (радиальных) деформаций:
.
Угловые деформации:
.
Верхние индексы:
o – оболочки;
д – сопрягаемой с оболочкой детали.
Нижние индексы:
рм – давление массы самой оболочки;
рс – давление обрабатываемой среды;
М0 – краевой момент;
Q0 – краевая сила.
Для вычисления перемещений таб. 3.21, 3.22, стр. 230 – 233, Михалев.
9. Вычисление напряжений на наружной и внутренней поверхности края обечайки.
Вычисляются меридиональные и тангенсальные напряжения.
10. Производится проверка прочности на краю оболочки.
В том случае, если условие прочности не выполняется, то толщина стенки должна быть увеличена. Увеличивают методом последовательных приближений.