4. Болти фланцевого з’єднання.

Осьове зусилля, що діє на один болт при їх кількості з урахуванням сили затягування рівна:

де

Зусилля, яке зрізає болт:

де - діаметр розміщення болтів.

За додатком Д.1. приймаємо стандартний крок різьби і знаходимо внутрішній діаметр болта:

Напруження розтягу в різьбовій частині перерізу болта:

Напруження зрізу:

Напруження зминання:

Приведене напруження:

На рис.3.2. зображений вал турбіни з фланцевим з’єднанням.

4. Міцність елементів напрямного апарата

Механізм напрямного апарата (рис.4.1.) складається з елементів:

• вала з профільованими лопатями;

• складеного важеля, що з’єднує вал напрямного апарата із складеною сергою;

• складеної серги, що з’єднує складений важіль із поворотним кільцем гідротурбіни;

• серводвигуна, що приводить в дію поворотне кільце гідротурбіни.

Матеріал деталей механізму добирається за додатком Д.1

Таблиця 3.

Механічні характеристики елементів складеного важеля

Напруження	Назва елемента і марка сталі
	Накладка сталь 3	Штифт сталь 45	Важіль сталь 30Л	Зрізний палець сталь 45
σВ, МПа	420	580	480	580
σ-1, МПа	210	290	240	290
τ-1, МПа	126	174	144	174
σзм, МПа	315	435	360	435
[σ-1], МПа	105,0	145	120	145
[τ-1], МПа	63	87	72	87
[σзм], МПа	158	218	180	218

4.1. Складений важіль.

Складеному важелю (рис.4.2.) зусилля передається через лінійні та з’єднувальні елементи.

Лінійні елементи:

• накладка, що входить у вилку серги та може повертатись на виступі важеля;

• важіль, який з’єднується з накладкою зрізним пальцем і закріплений на верхній цапфі вала напрямного апарата;

З’єднувальні елементи напрямного важеля:

• штифт у вузлі серги діаметром D_п=90мм;

• зрізний палець між накладкою та важелем діаметром D_сп=70мм;

• шпонка діаметром d_ш=60мм між важелем і верхньою цапфою вала напрямного апарата.

Розрахунки деталей починаються зі з’єднувальних елементів.

4.1.1. Штифт накладки.

Штифт накладки виконується із сталі 45 із радіусом і розміщується в перерізі 1-1 та розраховується на зріз і зминання від сили :

Напруження за умови зрізу у двох площинах рівне:

Умова виконується.

Напруження із умови зминання:

де - висота важеля.

Умова виконується.

4.1.2. Зрізний палець.

Палець виконують із сталі 45. Площа зрізання пальця в перерізі 3-3 визначається із коефіцієнта перевантаження:

Діаметр отвора у пальці приймається:

Діаметр шийки пальця:

4.1.3. Розрахунок шпонки.

Шпонка діаметром розміщується на верхній цапфі і розраховується на силу:

Довжина шпонки визначається із умови її роботи на зріз:

4.1.4. Розрахунок накладки.

1-ий вузол: накладка-штифт.

Накладка виконується із сталі 3. Висота накладки:

Визначаємо радіус за умови міцності накладки на розтяг у перерізі 1-1:

Перевіряємо напруження в перерізі 2-2:

Умова виконується.

2-ий вузол: накладка-важіль.

Зусилля в перерізі визначається різницею зусиль в перерізах 4-4 і

1-1:

Зовнішній радіус накладки визначається за деформацією розтягу в перерізі 4-4:

де - зовнішній радіус важеля діаметром .

Перевіряємо напруження в перерізі 5-5:

Оскільки умова не виконується, то визначаємо коефіцієнт міцності:

Збільшуємо товщину накладки до нового значення:

Умова виконується.

3-ій вузол: накладка – зрізний палець.

Переріз 3-3 перевіряється на напруження згинання. Ширина пластини в перерізі 3-3 рівна:

Перевіряємо напруження в перерізі зрізного пальця 3-3:

Умова виконується.