2. Расчет диаметра вала
2.1. Составить расчетную схему и определить приложенные к валу нагрузки.
Рисунок 2.2. Расчетная схема
Определим внешнюю нагрузку:
Угловая скорость вала:
Момент вала:
Горизонтальная ось OXZ: Вертикальная плоскость OYZ:
2.2. Построим эпюру крутящего момента Мz.
Рисунок 2.3. Эпюра крутящего момента Мz, кН
2.3. Построение эпюр изгибающих моментов Мx, Мy.
Построим эпюру изгибающего момента Мx:
1
участок
2
и
3 участок, объединенный
Построим эпюру изгибающего момента Мy:
1 участок нулевой.
2
участок
3
участок
Рисунок 2.4. Эпюры изгибающих моментов Мx, Мy, кН
2.4. Определить диаметр вала d из условия прочности (расчет на статическую прочность).
Определим опасное сечение
Проверка прочности по критерию Мизеса:
2.5. Выполнить проверочный расчет вала с учетом циклического изменения напряжений (расчет на сопротивление усталости; гост 25.504-82).
1) Примем d=20 мм=0,02 м.
Сечение
2 при
Найдем моменты сопротивления:
Найдем среднее напряжение цикла и амплитудное напряжение:
Найдем коэффициент снижения предела выносливости:
Найдем коэффициент запаса прочности по текучести:
Найдем коэффициенты запаса прочности по усталости:
нельзя
посчитать т.к. нет
,
но и не нужно, т.к. симметричный цикл
нагружения
.
Коэффициент запаса прочности для нормального и касательного напряжений:
Общий коэффициент запаса прочности находится из
Из
условия задачи коэффициент запаса
прочности должен быть в пределах
.
Так коэффициент запаса прочности не попал в диапазон, необходимо пересчитать пункт 2.4 с большим диаметром.
Возьмем
.
Тогда
.
3. Расчет трубопровода питательной воды
В качестве расчетной схемы трубопровода принять закрытый толстостенный цилиндр, находящийся под действием давления (p1 и/или p2) и стационарного осесимметричного температурного поля
где r1, r2 – внутренний и наружный радиусы цилиндра,
3.1.
Построить эпюры напряжений
,
возникающих в цилиндре при
действии заданного давления.
3.2. Построить эпюры напряжений , возникающих вследствие
температурного воздействия.
3.3. Построить эпюры суммарных напряжений и проверить прочность.
№ Варианта |
|
|
|
|
|
|
1 |
16 |
20 |
7 |
1 |
150 |
100 |
Рисунок 3.1. Исходная схема
3.1. Построить эпюры напряжений , возникающих в цилиндре при
действии заданного давления.
Найдем напряжения от воздействия внутреннего и внешнего воздействия:
Рисунок
3.2. Эпюра радиальных напряжений
от внутреннего и внешнего воздействия
Рисунок
3.3. Эпюра окружных напряжений
от внутреннего и внешнего воздействия
3.2. Построить эпюры напряжений , возникающих вследствие
температурного воздействия.
Найдем напряжения от температурного воздействия:
Рисунок 3.4. Эпюра радиальных напряжений от температурного воздействия
Рисунок 3.5. Эпюра окружных напряжений от температурного воздействия
3.3. Построить эпюры суммарных напряжений и проверить прочность.
Рисунок 3.6. Суммарная эпюра радиальных напряжений
Рисунок 3.7. Суммарная эпюра радиальных напряжений