68 Вопрос
К быстровращающимся оболочкам относятся корпуса центрифуги. Движущей силой процесса центрифугирования является фактор разделения, который зависит от числа оборотов ротора, т.е. на корпус центрифуги действуют центробежные силы и силы от давления жидкости на стенки ротора. Давление жидкости приравнивается к газовому давлению от расчета обечаек.
Ротор – тонкостенная оболочка вращения.
Необходимо определить максимальное давление, возникающее при вращении ротора и по ним толщину стенки ротора.
Т.к. стенка ротора несоизмеримо мала по сравнению с диаметром и высотой с точки зрения расчетов на прочность, она относится к оболочкам, т.е расчет ведется по безмоментной теории прочности. Согласно безмоментной теории, в оболочках радиальные напряжения отсутствуют, кольцевые в два раза больше меридиональных, поэтому расчет ведется по кольцевым напряжениям.
Для их нахождения из оболочки вырезаем элемент и согласно теории метода сил действие отсеченной части заменяют напряжениями.
–
центробежная
сила
Из
треугольника:
.Т.к.
элемент бесконечный (
):
– масса
– кольцевое
напряжение от действия центробежной
силы
Кольцевое напряжение от действия жидкости на стенки ротора соизмеримо со значением напряжения от действия центробежной силы. Для его нахождения из всего слоя жидкости расположенного на расстоянии х от оси вращения.
Давление, которое оказывает этот слой жидкости на близлежащие слои и стенку ротора.
С учетом коэффициента заполнения ротора
Полное давление жидкости на стенку
–
коэффициент
уменьшения напряжения, который учитывает
ослабление сварными швами и отверстиями;
–
шаг
между отверстиями. Принимается
.
После
преобразования толщина стенки ротора
в центрифуге:
Из
формулы видно, что
зависит от числа оборотов ротора и в
основном от соотношения плотностей или
удельных весов материала ротора и
фугата. Поэтому при конструировании
центрифуг идут по пути уменьшения
удельного веса металла.
70 Вопрос.
Бандаж
перекатывается по рамкам и воспринимает
реакцию роликоопор. Реакция роликов
зависит от максимального веса барабана.
Реакция роликоопор
.
Если
угол
мал, то реакция Т
увеличивается. Если угол
велик, то нарушается устойчивость формы.
При малых углах увеличивается возможность
смятия. Поэтому с учетом практических
данных для высоконагруженных барабанов
обычно принимается угол
.
Для барабанов с большей частотой вращения
и меньшей нагрузкой
.
Эта
сила раскладывается на две составляющие
и
.
сдерживает перемещение барабана в
горизонтально плоскости.
прижимает барабан к роликоопорам. Обычно
диаметр ролика принимается равным:
– для
чугунных роликов,
;
– для
стальных роликов;
Цель расчета: определить момент сопротивления и сечения бандажа.
За расчетное принимается сечение в месте контакта ролик-бандаж.
Считается, что цилиндры сплющиваются по полоске, ширина которой равна условной зоне контакта. В этой зоне контактное напряжение распределяются по параболическому закону.
Минимальное контактное напряжение будет в том случае, если модули упругости материала ролика и бандажа одинаковые.
Для
стали
;
.
Максимальная нагрузка будет для случая, когда ролик и барабан находится на одной оси:
Р – нагрузка на единицу длины.
Эта нагрузка берется равной 200МПа для медленно вращающихся барабанов (2-3 об/мин), и она принимается 100МПа для всех остальных барабанов.
Считается, что наиболее оптимальная величина контактных напряжений будет:
–
высота.
В точках касания возникают меридиональные напряжения:
Кольцевые напряжения:
Радиальные напряжения:
При расчете контактных напряжений определяющим является метод последовательных напряжений. Из расчета на прочность бандажа ориентировочно определяют величину b, которая равна ширине бандажа.
С точки зрения сопромата бандаж является замкнутой статически неопределимой системой, криволинейной балкой прямоугольного сечения. Считается, что сечение балки не деформируется.