|
1
2
3
4
5
Рис. 1.
Устройство для измерения давления
Одним из основных расчетных геометрических параметров является толщина
стенки секции. Расчет проводится при условии работы секции под избыточным и
внешним давлением.
Толщина стенки секции при ее работе под избыточным давлением:
P
D
P
S
p
2
1
1
,
где
D
- внутренний диаметр секции; Р
1
– избыточное давление;
- допускаемое
напряжение;
p
- коэффициент прочности сварного шва.
Допускаемое напряжение определяется по формуле:
,
T
T
n
где
;
7
,
0
T
- предел текучести материала;
245
T
МПа;
T
n
- коэффициент за-
паса прочности;
5
,
1
T
n
.
МПа)
(
114
7
,
0
5
,
1
245
,
Актуальные проблемы расчета и конструирования машин и механизмов. Моделирование,
управление, автоматизация проектирования механических систем
________________________________________________________________________________
165
мм
S
28
,
0
2
,
227
64
8
,
0
1
114
2
80
0,8
1
Расчетное значение толщины стенки должно быть больше на величину прибав-
ки
с
,
которая учитывает коррозию материала и технологию изготовления:
мм
28
,
2
2
28
,
0
1
c
S
S
Толщина стенки секции при ее работе под внешним давлением:
,
2
1
,
1
2
2
D
P
S
где
2
P
- внешнее давление;
мм
07
,
0
114
2
80
18
,
0
1
,
1
2
S
мм
07
,
2
2
07
,
0
S
По результатам проведенных расчетов окончательно принимаем толщину стенки
секции равной 3 мм.
Расчет толщины заглушки:
1
1
P
D
0,41
НД
S
,
где
1
D
- внутренний диаметр заглушки;
мм
92
,
2
114
0,8
85
0,41
НД
S
Окончательно принимаем толщину стенки заглушки 4 мм.
Расчет резьбового соединения заглушки производится на прочность, так как
подвергается в процессе затяжки и эксплуатации нагрузкам. Диаметр резьбы выбира-
ется по конструктивным соображениям, а затем определяется длина свинчивания.
Расчет резьбы производится на изгиб, смятие и срез, считая приближенно работу всех
витков резьбы, находящихся в контакте в резьбовой паре, равномерной. Расчетная
длина свинчивания в резьбовых соединениях насадок из условия ее прочности на из-
гиб:
,
t
d
)
d
kP(d
l
ид
1
1
о
где
k
- коэффициент для трубной цилиндрической резьбы,
0,685
k
; Р – расчетная
нагрузка, воспринимаемая резьбой;
t
- шаг резьбы,
мм
2,309
t
;
ид
- допускаемое
напряжение на изгиб;
мм
528
,
0
85
2,309
78,576
)
78,576
(81,534
4019
0,685
l
Длина свинчивания в резьбовом соединении заглушки из условия прочности на
смятие:
НАДЕЖНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ
________________________________________________________________________________
166
,
)
d
(d
1,27Pt
l
сд
2
1
2
о
где
сд
- допускаемое напряжение смятия;
,
184
,
0
135
)
78,576
(81,534
2,309
4019
1,27
l
2
2
мм
Длина свинчивания резьбового соединения насадок из условия их прочности на
срез:
,
t
kd
0,318P
l
сд
1
где
сд
- допускаемое напряжение на срез;
мм
593
,
0
40
576
,
78
0,685
4019
0,318
l
Длину свинчивания, независимо от расчета, рекомендуется принимать не менее
l
8t
18,3 мм
Окончательно принимаем длину свинчивания 19 мм.
Проверку рассчитанного устройства проводим в целом по допускаемому внут-
реннему избыточному давлению и внешнему давлению.
Определяем допускаемое внутреннее избыточное давление в секции устройства:
;
)
(
c)
-
(S
2
ВН
c
S
D
P
М Па
81
,
2
)
2
3
(
80
2)
-
(3
114
2
ВН
P
Допускаемое наружное давление, воспринимаемое секцией, определим по фор-
муле:
,
D
)
(
100
D
)
(
100
l
D
n
10
18
2
сек
u
6
c
S
c
S
P
Е
где
u
n
- коэффициент запаса устойчивости по пониженным критическим напряжени-
ям в пределах упругости;
сек
l
- длина секции с прибором освещения;
;
1
2
Н
Е
ВН
ВН
Р
Р
P
P
М Па
1,9
47
,
1
81
,
2
6
,
2
81
,
2
1
81
,
2
2
Н
P
Актуальные проблемы расчета и конструирования машин и механизмов. Моделирование,
управление, автоматизация проектирования механических систем
________________________________________________________________________________
167
МПа
6
,
2
12
,
1
56
,
1
5
,
1
80
)
2
3
(
100
80
)
2
3
(
100
175
80
2,4
10
18
2
6
Е
P
Выполним проверочный расчет отдельных элементов и соединений устройства.
Проверочный расчет секции проведем по сложному напряженному состоянию.
Выделим из цилиндрической части секции прямоугольный элемент ABCD, этот эле-
мент будет подвергаться растяжению в двух направлениях: напряжениями
по се-
чениям перпендикулярным к образующим, и напряжениями
по сечениям вдоль
образующих (рис. 2).
Рис. 2.
Секция
Вычислим эти напряжения. Обозначим через D диаметр цилиндрической части
секции,
сек
l
- длина секции, S- толщина стенок секции. Силы, действующие на насад-
ку для испытания давлением (разрежением) и растягивающие (сжимающие) цилин-
дрическую часть секции вдоль образующей силы, равны
4
D
P
2
1
Р
Н
Р
4019
4
D
Р
2
1
F
D
S
S
S
Р
4
D
Р
D
4
D
Р
F
1
2
1
Напряжение
мы найдем, разрезав секцию диаметральной плоскостью и от-
бросив заглушку. На диаметральную поверхность отброшенных насадок действует
давление
1
Р
. Оно уравновешивается силами
N
, растягивающими материал секции в
направлении, перпендикулярном к образующим. Условие равновесия будет
2N
Dl
Р
сек
1
Отсюда
НАДЕЖНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ
________________________________________________________________________________
168
2
Dl
P
N
сек
1
и напряжения
равны
S
2
D
Р
Sl
2
Dl
Р
Sl
N
1
сек
сек
1
сек
Напряжения по площадкам, параллельным образующим цилиндрической по-
верхности секции, в два раза больше, чем в направлении перпендикулярном. Элемент
ABCD, вырезанный из стенки секции, испытывает растяжение по двум взаимно пер-
пендикулярным направлениям.
Напряжения
и
являются главными, так как по соответствующим им се-
чениям отсутствуют, вследствие симметрии нагрузки и деформации элемента, каса-
тельные напряжения.
S
2
D
Р
1
1
7
,
10
3
2
80
0,8
1
МПа
S
4
D
Р
1
2
3
,
5
3
4
80
0,8
2
МПа
Принимая в качестве допускаемого нормального напряжения
114
]
[
МПа
можно сделать вывод, что условие прочности выполняется.
Рассчитаем сварной шов насадки для испытания давлением и сварной шов
крепления патрубка к насадке. Расчет швов производят на растяжение по сечению со-
единяемых деталей без учета возвышений шва
Р
м
l
F
А
F
р
где
- толщина шва (свариваемых деталей);
м
l
- длинна шва;
Р
- допускаемое
напряжение на растяжение сварного шва.
Рассчитаем сварной шов по диаметру крышки насадки для испытания давлени-
ем:
4019
3,36МПа
70МПа
95
4 2 3,14
2
р
Рассчитаем сварной шов между патрубком и крышкой насадки для испытания
давлением:
4019
14,54МПа
70МПа
22
4 2 3,14
2
р
В результате проведенных инженерных расчетов определены основные геомет-
рические размеры устройства для измерения и контроля давления в водопроводной
сети. Определено допускаемое внутреннее и внешнее давление воспринимаемое сек-
Do'stlaringiz bilan baham: |
