3.2. Расчётная модель. Нормативные и расчётные параметры

Расчетная модель аппарата (машины) включает расчетную схему и расчетные параметры Расчетная схема может быть составлена для аппарата (машины) в целом (если его конструкция не является сложной) либо для всех рассчитываемых элементов и узлов по отдельности. Расчетная схема представляет собой упрощенное изображение реальной конструкции, в которой отброшены все несущественные и второстепенные конструктивные особенности, но оставлено все то, что является существенным для решаемой задачи. При составлении расчетной схемы необходимо произвести схематизацию конструкции и исключить из рассмотрения все те факторы, которые не могут заметным образом повлиять на точность прочностного расчета. Расчетную схему аппарата представляют в виде графического изображения главного сечения. Расчетная схема должна включать все основные элементы и соединения конструкции. Напомним, что основными элементами машины или аппарата являются их детали и сборочные единицы, без которых функционирование данного оборудования принципиально невозможно. Например, у кожухотрубчатого теплообменника основными элементами являются кожух, крышки, фланцевые соединения, трубные доски, трубки, штуцера, компенсаторы температурных деформаций. К числу вспомогательных элементов теплообменника следует отнести опоры, строповочные устройства, тепловую изоляцию и т.д. Вспомогательные элементы следует включить в расчетную схему, если их требуется рассчитать, либо если от них зависит нагрузка, приходящаяся на другие элементы. Например, опоры аппаратов в большинстве случаев можно отнести к вспомогательным элементам. Однако, от их расположения и конструкции в значительной степени зависит нагрузка (от веса аппарата), воспринимаемая корпусом.

При составлении расчетной схемы сложных объектов одного главного сечения может быть недостаточно. В этом случае применимы все правила и приемы, которые используются в машиностроительном черчении: дополнительные виды и сечения; местные виды; увеличения и т. д. Кроме изображения конструкции, на расчетной схеме должны быть показаны: обозначения всех внутренних и внешних нагрузок (распределенных, сосредоточенных), действующих на объект; обозначения геометрических размеров, необходимых для выполнения расчетов; номера позиций всех изображенных на схеме элементов; обозначения рабочих параметров среды (температура, давление, состав, плотность и т.д.) и параметров режима работы оборудования (скорость движения рабочих органов, скорости перемещения перерабатываемой среды, коэффициент заполнения рабочего объема и т.п.). При оформлении расчетной схемы следует придерживаться следующих правил:

1) расчетная схема составляется без масштаба, однако изображение элементов конструкции как по форме, так и по размерам должно соответствовать реальному объекту и исключать неправильное понимание устройства и принципа действия оборудования;

2) на схеме не следует изображать вспомогательные элементы (защитные кожухи, ограждения, металлоконструкции и т.д.), которые затрудняют понимание устройства аппарата либо машины и не существенны при расчете его прочности;

3) если аппарат рассчитывается частично, то на расчетной схеме показываются только те элементы, которые необходимо рассчитать, а вместо элементов, исключенных из расчетной схемы, следует привести силы взаимодействия (краевые силы и моменты, реакции и т. д.);

4) для изображения на расчетных схемах стандартных и типовых изделий, (подшипников, болтов, гаек, зубчатых колес и т.д.) рекомендуется пользоваться условным либо упрощенным изображением данных элементов;

5) в сечении стенки аппаратов показываются утолщенной или двойной линией;

6) физические свойства конструкционных материалов, воспринимаемые объектом нагрузки, его геометрические размеры и прочие величины (параметры) должны обозначаться общепринятыми символами аналогичного тому, как это принято в учебной и справочной литературе [1,2];

7) сосредоточенные и распределенные нагрузки, а также вызванные их действием угловые и линейные перемещения показываются на расчетных схемах так, как это принято в дисциплине "Сопротивление материалов".

Пример изображения расчетной схемы реактора с перемешивающим устройством и рубашкой показан в Приложении 1.

К нормативным параметрам относят те величины, значения которых определяются по установленным правилам, приведенным в справочниках или нормативных документах (ГОСТы, ОСТы, РТМ и т.п.). Применительно к расчетам аппаратов химических производств к нормативным параметрам относятся: нормативные допускаемые напряжения; коэффициенты прочности сварных и паяных соединений; исполнительные размеры стандартизованных и типовых элементов; нормативные нагрузки (ветровые, снеговые и т.д.). Все нормативные параметры, которые были приняты в курсовой работе, необходимо обосновать и привести ссылку на литературу, откуда взяты численные значения данных параметров. Также следует привести те сведения, на основании которых выбирались нормативные величины.

Например, "Величина нормативного допускаемого напряжения для стали В Ст З пс при температуре 170° С составляет 129 МПа [3, с.11]".

К расчетным параметрам, в первую очередь, относят расчетную температуру и расчетные нагрузки. Правила определения расчетной температуры, расчетного давления и давления испытания для сосудов и аппаратов изложены в ГОСТ-14249-89, а также в справочниках [4, 5] и учебном пособии [3]. Расчетные нагрузки, которые вычисляются по установленным правилам (ветровая нагрузка, затяжка резьбовых соединений и др.) должны подтверждаться соответствующими расчетами.