8.2 Расчет прочности корпуса

8.2.1 Расчет общей прочности камеры

1. Расчётный режим – основной режим работы двигателя.

2. Вид нагружения – растяжение.

Расчётная схема – цилиндрическая оболочка, нагруженная внутренним и внешним усилием (рисунок 14).

Рисунок 14 – К расчёту общей прочности камеры:

а – характер деформирования двустенной оболочки на рабочем режиме;

б – окружные внутренние силы, возникающие в материале корпуса

Данный расчёт проведён на ЭВМ по программе COPLOC. Результаты расчёта приведены в приложении.

Расчет проведен для материалов:

• Стенка – БрХ0,8 ()

• Рубашка – Х18Н9Т ()

На основании расчёта принята толщина рубашки на КС до разъёма в критическом сечении h^II=4 мм, за критическим сечением h^I=1 мм.

8.2.2 Расчет на прочность сварного шва

Рассчитывается на прочность сварной шов в месте приваривания смесительной головки и наружного днища.

1. Вид нагружения – растяжение.

2. Расчетный режим – основной режим работы двигателя. Расчетная схема – кольцо, нагруженное перепадом давления и осевой силой.

Рисунок 15 – К расчету прочности сварного шва.

3. Математическая модель. Расчет сводится к определению толщины сварного шва.

Определяется погонная сила в оболочке:

,

где ,.

Определяется толщина сварного шва, причём должно выполняться условие: запас прочности по шву должен быть выше запаса прочности по основному материалу.

,

где - предел прочности шва для сварки стыковым швом;

- погонная сила в рубашке;

- предел выносливости материала рубашки;

- толщина сварного шва, при коэффициенте запаса прочности .

Принимаем .

8.2.3 Расчет местной прочности камеры

Расчёт обечайки коллектора на прочность

1. Расчётный режим – основной режим работы двигателя.

2. Вид нагружения - растяжение.

3. Расчётная схема – ассиметричная тороидальная оболочка, нагруженная перепадом давления (рисунок 16). Расчётное сечение а-а.

Рисунок 16 – Расчётная схема по определению прочности обечайки коллектора

4. а) Определяется меридиальное напряжение в наиболее нагружённом сечении а-а.

,

где Р – давление охладителя в коллекторе

r - радиус продольного сечения коллектора

R – средний радиус оболочки

φ – угол наклона сечение а-а по отношению к нормали.

б) Рассчитывается окружное напряжение:

в) Определяется эквивалентное напряжение:

г) Определяется запас прочности .

5. Исходные данные:

6. Расчёт:

,что удовлетворяет требованиям прочности

Расчет прочности распределительного кольца

Режим работы двигателя – основной.

Вид нагружения – изгиб.

Расчетная схема – балка единичной ширины защемленная по концам и нагруженная по длине b перепадом давления ∆p=p_охл-p_г,

Рисунок 17 – Расчетная схема для определения прочности распределительного кольца

Определяется предельный погонный момент М^_т.п. = _т  h²  ;

Определяется предельный перепад давления р^ = 16  ^_т.п.  b²;

Определяется коэффициент запаса прочности n_T = p^ p,

где - предел текучести материала распределительного кольца;

h- толщина распределительного кольца;

b- длина участка, нагруженного перепадом давления;

- перепад давления, действующий на распределительное кольцо.

Допущения: уменьшение жесткости кольца из-за наличия отверстия компенсируется подкрепляющим действием соединенных с ним продольных связей и стенки. При этом распределительное кольцо можно рассматривать как балку единичной ширины, защемленную по концам и нагруженную по длине с перепадом давления ∆p.

Исходные данные:

Материал – 12Х18Н9Т.

h = 0,005 м, σ_т = 650 МПа, b = 0,034 м, ∆p = 27,3 МПа.

Расчет:

Прочность распределительного кольца обеспечивается.