Технологические процессы аппаратостроения. Методические указания к практическим занятиям

расстояние между плоскостью осей нижних валков и осью верхнего валка, hв 2,5rв , мм.

2.6. Рассчитать силы P2 и P3 на валках машины

P2 P1 h1 / rB sin , кН,

3. Расчет длины заготовок труб для змеевиков (рис. 3).

Рис. 3. Схемы змеевиков:

a— плоский; б — цилиндрический; в — спиральный

3.1.Дана кубовая емкость, на днище которой установлен на ложементах плоский змеевик-обогреватель (рис. 3а) с диаметром

труб dтр . Радиус гиба в отводах змеевика Rг 3dтр (значение радиуса принимается кратным 5 мм). Радиус нейтральной линии при гибке

отводов Rнл Rг 0,4dтр.

Число плетей змеевика должно быть четным, чтобы вход и выход трубы были расположены на одной стенке кубовой емкости.

Тогда число отводов с углом гиба 180 , необходимое для изготовления змеевика, будет нечетным. Змеевик имеет максимальные размеры, но не должен выходить за пределы квадрата с размерами B B, где B D .

11

3.1.1.Определить число отводов, необходимое для изготовления змеевика, длину заготовки для одного отвода и общую их длину.

3.1.2.Определить длину прямолинейного участка трубы и общую длину прямолинейных участков змеевика.

3.1.3.Определить общую длину заготовки трубы для змеевика. 3.2. В цилиндрическом аппарате с размерами D H необходимо

разместить цилиндрический змеевик (рис. 3б) из труб диаметром dтр .

(H 100),мм. Число витков змеевика должно быть целым.

3.2.1.Определить число витков змеевика и его габариты по высоте с учетом приведенных выше условий.

3.2.2.Определить длину развертки змеевика.

3.3. В цилиндрическом аппарате диаметром D необходимо разместить спиральный змеевик (рис. 3в), выполненный из труб диаметром dтр по спирали Архимеда. Радиус спирали k , где

змеевика Rmax 0,45D.

3.3.1.Определить минимальный и максимальный углы спирали змеевика min и max .

3.3.2.Определить длину развертки змеевика, приближенно

приняв, что dl k d , тогда L k d .

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №3

Тема: Круговая гибка (вальцевание) листового проката. Определение радиуса гиба и настройка вальцев. Расчет изгибающего момента и усилий на валах машины.

Круговую гибку листового проката производят на кузнечнопрессовом оборудовании, на гибочных машинах различных типов, на вальцах. В единичных и мелкосерийных производствах наиболее эффективны и производительны вальцы: двух-, трех- и

12

четырехвалковые машины различных конструкций.

Гибку элементов производят за один или несколько проходов, в холодном или горячем состоянии. Известно, что в процессе изгиба в заготовке наблюдаются две зоны деформаций: зона пластических деформаций на периферийных волокнах листа и зона упругих деформаций материала в области, примыкающей к нейтральной линии заготовки. В результате заготовка пружинит после снятия изгибающей

расчету практически не учитывает упрочнение материала в процессе деформации, здесь предполагается, что предел текучести материала остается постоянным в процессе гибки.

Результаты экспериментальных исследований процесса гибки различных материалов показывают, что зависимость f можно

представить в виде степенной функции A m,где A в / вm. Здесь A и m — коэффициенты, постоянные для заданного материала.

При гибке цилиндрических обечаек с большими значениями D / S >100 возможна потеря устойчивости листа, его опрокидывание или перегибы, искажающие геометрию цилиндра и опасные для персонала, обслуживающего гибочную машину. Такие листы проверяютна устойчивость по условию:

где D и S — диаметр обечайки и толщина листа, мм.

Если условие не выполняется (результат расчета больше единицы), то обечайка неустойчива и при гибке необходимо использовать какое-либо поддерживающее устройство.

Исходные данные к расчетному заданию

13

плоская сваренная из 4-х листов заготовка.

2.Заданы величины коэффициентов упрочнения материал A , m

иn (табл. 3.1). Значения предела текучести и модуля упругости E

материала принимаются согласно заданию 1.

3. Круговая гибка производится на трехвалковой машине с симметричным расположением валков, где dв — диаметр верхнего (среднего) валка, мм; dн — диаметр нижних (боковых) валков, мм; L — расстояние между осями нижних валков, мм.

Последовательность расчета

1. Расчет настройки вальцев (рис. 4).

Рис. 4. Схема вальцевания

1.1. Проверить условие устойчивости листа при изгибе, оценить необходимость использования при выполнении операции

14

поддерживающих устройств.

1.2. Определить значение коэффициента упругости при изгибе

1.3. Рассчитать радиус гиба для настройки вальцев

1.4. Для сопоставления оценить приближенные значения коэффициента

и радиуса гиба

1.5. Рассчитать параметры настройки вальцев на получение заданного радиуса гиба

где rн и rв — радиусы нижних валков и верхнего валка, мм, соответственно.

2. Расчет усилий на валках.

2.1. Рассчитать изгибающий момент, действующий на лист

где B — ширина заготовки, м.

15

Последовательность расчета

1. Расчет размеров и построение разверток конуса (рис. 5).

Рис. 5. Схема усеченного конуса

1.1. Рассчитать длину образующей конуса

1.4. Определить длину листа заготовки (длину наружной хорды)

17

1.9. Построить развертку конуса в масштабе 1:20, нанести на эскизе размеры, рассчитанные выше.

2. Расчет настройки вальцев, расчет усилий на валах и напряжений от изгиба.

2.1.Рассчитать значения коэффициентов упругости для основания и вершины усеченного конуса.

2.2.Рассчитать радиусы гиба

2.3.Определить синусы углов sin 1 и sin 2 настройки вальцев.

2.4.Рассчитать прогибы нижней и верхней кромок перехода

где b — длина образующей усеченного конуса, мм.

18

2.6. Рассчитать перемещения переднего fп и заднего fз подшипников машины, обеспечивающие расчетные прогибы заготовки. Расстояние между ними Ln 2 м, а кромка основания D1

перехода установлена на расстоянии a 200 мм от заднего подшипника.

2.7.Рассчитать большее из двух значений изгибающего момента для гибки конуса.

2.8.Рассчитать из этой величины значения сил Pн на нижних

валках и Pв на верхнем валке.

Оценить напряжение от изгиба на верхнем валке, заменив распределенную нагрузку силой Pв в середине пролета, считая расстояние между опорами Lн 2 м. Верхний вал полый кованый из высокопрочной стали с термическим упрочнением. Диаметр внутренний полого вала dвн 0,4 dв.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №5

Тема: Расчет и построение развертки конуса с недоступной вершиной.

Развертки крутых конусов, т.е. конусов у которых мал угол при вершине, строят по расчетным данным на карте заготовки путем последовательного деления пополам угла развертки .

19

Последовательность расчета

1.Рассчитать размеры заготовки L B для развертки конуса.

2.Рассчитать характерные размеры элементов развертки путем троекратного деления исходных значений (до /16 ).

3.Значения длин хорд и высот стрелок занести в табл. 5.2.

4. Построить развертку конуса в масштабе 1:10.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №6

Тема: Расчет параметров развертки наклонного конуса. Построение развертки конуса.

Наклонные эллиптические конусы с круговым основанием часто используются в аппаратуре, в том числе как элементы для разгрузки из аппарата сыпучих продуктов, пастообразных сред или вязких жидкостей. Развертки таких конусов можно получить различными способами, в том числе и аналитическим расчетом параметров развертки.

Пусть конус имеет диаметр основания D и высоту H, которая смещена от центра основания на величину l. Разделим основание конуса на 16 равных частей (рис. 6) и определим длины граней пирамиды, вписанной в коническую поверхность — радиусы развертки в точках 0, 1, 2, ... (r0 , r1 , r2 , ...).

Примечание: для получения симметричной развертки следует расположить расчетную схему так, чтобы наибольший (r0 ) и

наименьший ( r8 ) радиусы развертки располагались во фронтальной плоскости чертежа.

20