MEHANIKA

Врезультате расчета показано, что двутавровое сечение балки

№36 удовлетворяет условиям прочности и жесткости.

Если условие жесткости не выполняется, необходимо выбрать новый номер двутавра из условия:

Контрольная работа № 6.

Настоящая контрольная работа состоит из двух небольших задач. В первой задаче требуется определить расчетные, исполнительные толщины стенок и допускаемые давления различных оболочек технологического аппарата. Схемы корпусов технологических аппаратов, соответствующие разным вариантам заданий, приведены на следующей странице, а исходные данные для

расчета представлены в таблице.

Исходные данные

281

282

Пример решения

Пусть требуется определить толщины стенок цилиндрического сосуда диаметром 1600 мм с плоскими крышкой и днищем, давление внутри аппарата 0,6 МПа, температура 70º, основной компонент – толуол с плотностью 870 кг/м3. Срок службы аппарата 10 лет.

Решение. Первоначально по таблице коррозионной стойкости (приложение Б) подбирается основной конструкционный материал аппарата. При выборе марки стали следует учитывать ее коррозионную стойкость в рабочей среде или температуру не меньше рабочей. Рекомендуется применять углеродистые или легированные стали со скоростью коррозии П не более 0,1мм/год, т.е. вполне стойкие (в таблице приложения Б они обозначаются буквой В). Предпочтение следует отдавать углеродистым и низколегированным сталям.

Например, для толуола при температуре 70º выбираем сталь 12Х18Н10Т, т.к. она оказывается стойкой и при 1000С.

Значения нормативных допускаемых напряжений σ* при рабочей температуре для выбранного материала находятся по таблице приложения В. Допускаемые напряжения материала для рабочих условий определяются по формуле:

[σ]=η1η2σ*,

где σ* – нормативные допускаемые напряжения при рабочей температуре для выбранного материала, МПа;

η1 – поправочный коэффициент, учитывающий вид заготовки рассчитываемого элемента (η1 =1 для листового проката);

η2 – поправочный коэффициент, учитывающий степень опасности рабочей среды (η2 принять равным 0,9). В нашем случае:

[σ]=1∙0,9∙174∙106=156,6∙106 Па=156,6 МПа.

Оболочки аппаратов изготавливаются из стальных листов сваркой. Прочность материала в зоне сварного шва снижается из-за термического воздействия электрической дуги и ряда других факторов. В прочностные расчеты вводится коэффициент прочности сварного шва φ ≤ 1, несколько уменьшающий допускаемые напряжения материала (φ принять равным 0,8).

Элементы аппарата, находящиеся в контакте с рабочей средой, из-за коррозии с течением времени уменьшаются по толщине. Прибавка для компенсации коррозии c определяется по формуле:

с=П∙Та=0,1∙10-3∙10=1∙10-3 м=1 мм.

283

Поскольку аппарат состоит из цилиндрической части и двух одинаковых плоских крышек, то для расчета используем формулы для данных элементов. Расчетная толщина цилиндрической стенки из условия прочности (7.12):

Окончательно исполнительную толщину стенки подбирают из ряда значений стандартной толщины листов. Для этого к расчетной толщине листа добавляют прибавку с для компенсации коррозии и с1 прибавку для округления толщины листа до стандартного значения. Прибавку с1 в каждом уравнении подбирают так, чтобы толщина стенки оболочки совпадала со стандартной толщиной листа, при этом с1 должна быть не меньше минусового допуска u на толщину листа, таблица Приложения Г.

sц sцр с с1 2,88 1 1,12 5мм, sпл sплр с с1 41,52 1 2,48 45мм.

Допускаемое внутреннее давление для цилиндрической оболочки:

0,546 106 Па 0,546МПа 0,45МПа,

Допускаемое внутреннее давление для плоской оболочки:

0,626 106 Па 0,626МПа 0,45МПа.

284

В качестве допускаемого внутреннего давления для всего аппарата принимается наименьшее из расчетных значений Рд.в.

Таблица – допускаемые внутренние давления в аппарате, МПа

Во второй задаче требуется определить угловые скорости и моменты на всех валах привода машины.

Расчетные схемы приводов

285

Исходные данные

Пример решения

Пусть требуется выполнить кинематический расчет закаточного

устройства ИРО-1612 (см. рисунок) Np.o=8,2 кВт, np.o=12,5 об/мин, nд =3000 об/мин.

Расчетное значение передаточного отношения привода:

286

конического или коническо–цилиндрического редуктора и клиноременной передачи, Приложение Д. Общее передаточное отношение привода с учетом его структуры имеет вид:

iпр iр.кiредiф.п .

где iр.к, iф.п, iред – передаточные отношения клиноременной, фрикционной передач и редуктора.

Назначаем передаточные отношения дополнительных передач (кроме редуктора) по рекомендациям, приведенным в Приложении Е так, чтобы i ≤ imax. Например, для клиноременной передачи максимальное передаточное отношение равно 6, принимаем: iр.к = 4,0; для фрикционной передачи – 7 принимаем: iф.п = 5,0.

Тогда предварительное значение передаточного отношения редуктора с учетом принятых iр.к, iф.п:

По величине iред уточняем его тип в соответствии с приведенной таблицей: двухступенчатый коническо-цилиндрический (iред max =28).

Характеристики типовых конструкций передач, муфт, подшипников

287

Определяем передаточные числа ступеней: быстроходной ступени по графику, Uб = 3,8. Вычисляем передаточное отношение для тихоходной ступени: т.к. передаточное отношение редуктора равно произведению передаточных чисел отдельных ступеней:

Uб, 12

Uт 10

1 – Uб для двухступенчатого редуктора,

2 – Uб для трехступенчатого редуктора,

3 – Uп для трехступенчатого редуктора

Разбивка передаточного отношения по ступеням

iред UтUб , то

Uт iред 12 3,16

Uб 3,8

Окончательно по Приложению Е принимаем стандартные значения передаточных чисел: Uб = 3,15; Uт = 3,55. Таким образом, iред 3,15 3,55 11,18.

288

Определяем потребляемую мощность двигателя:

Nд N р.о 8200 11712Вт.пр 0,70

По таблице Приложения Е с учетом частоты вращения nд =3000 об/мин выбираем двигатель с номинальной мощностью N ≥ Nд:

4А16082 с параметрами: N = 15,0 кВт; КПД = 88,0%.

Определяем угловые скорости и моменты на валах привода. Угловая скорость 1-го вала (вала двигателя):

1 nд 3000 314 рад/с. 30 30

Поскольку для клиноременной и фрикционной передачи:

Таким образом, расчетное значение np.o:

n pр.о 30 6 30 1,4 13,4 об/мин.

Отклонение от заданного значения:

Т.к. отклонение от заданного значения np.o больше допустимого 4%, следовательно, необходимо изменить разбивку по ступеням.

Принимаем iр.к = 5; iф.п = 5,0, Uб = 3,15; Uт = 3,15, тогда

289

T1 Nд 11712 37,3 Нм.1 314

Крутящий момент 2-го и следующих валов:

T2 Т1 мф 37,3 0,98 36,55 Нм;

T3 Т2iр.к р.к 36,55 5,0 0,95 173,63 Нм; T4 Т3Uб 1ред 173,63 3,15 0,96 525,05 Нм; T5 Т4Uт 2 ред 525,05 3,15 0,98 1620,84 Нм; T6 Т5iф.п ф.п 1620,84 5,0 0,8 6483,35 Нм.

Результаты расчета заносятся в таблицу.

290