Расчет на прочность крепления экструзионной головки
Сила, открывающая фланец и растягивающая болты, рассчитывается по формуле
(25)
где D - внутренний диаметр сосуда;
Р - давление внутри сосуда.
Сила, передаваемая одному болту
Q2 = Q / i (26)
где i = π ⋅ Dрасположения болтов / t - число болтов;
t - шаг между болтами выбирают в зависимости от давления Р
| i, мм | ≤ 150 | ≤ 120 | ≤ 100 | ≤ 80 |
| Р, МПа | 0,5 - 1,5 | 2,5 | 5 | 10 |
Расчетная нагрузка на болт
P1 = Q1 + β ⋅ Q2 (27)
где Q1- усилие затяжки одного болта;
β - коэффициент, зависящий от упругих свойств входящих в соединение частей.
Ориентировочно коэффициент β для прокладки из резины принимают равным 0,75;
из картона или асбеста - 0,55;
из мягкой меди - 0,35.
Если упругие свойства скрепленных деталей неизвестны и ее требуется высокой точности расчета, то для надежности принимают β = 1.
Практически можно считать Q1 = Q2 откуда
P1 = Q1 ⋅ (1 + β); (28)
Рабочее напряжение при растяжении (сжатии) расчитывают по формуле
(29)
d - диаметр болта
(30)
|
|
|
НАПРЯЖЕННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ (С ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ЗАТЯЖКОЙ)
При затяжке гаек в болтах возникают значительные растягивающие усилия и усилия скручивания.
Упрощенно болты в напряженных соединениях рассчитывают только на растяжение, скручивание же учитывают увеличением растягивающей силы Р на 25-35%.
Допускаемые постоянные нагрузки и моменты затяжки для болтов с метрической резьбой из стали 35
Таблица 11 – Параметры затяжки болтовых соединений
| Параметры | Номинальный диаметр резьбы, мм | |||||||||||||
| 0 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 | 27 | 30 | 36 | ||
| Нагрузка, кгс | А | 120 | 220 | 380 | 580 | 850 | 1200 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 5 300 | 7 400 | 11000 |
| Б | 220 | 900 | 1500 | 2100 | 3000 | 4000 | 5000 | 6500 | 8000 | 9500 | 12000 | 15000 | 22000 | |
| Момент затяжки, кгс см | 30 | 86 | 170 | 300 | 480 | 770 | 1000 | 1500 | 2100 | 2600 | 3800 | 5200 | 9200 | |
| А - неконтролируемая затяжка, нагрузка без учета усилия затяжки; | ||||||||||||||
Таблица 12 - Сводная таблица результатов расчета на прочность фланцевого соединения экструзионной головки
| №п/п | Параметр | Расчет | Результат |
| 1 | D | 63мм | |
| 2 | P | 2,3м Па | |
| 3 |
| 
| 7167,572678H |
| 4 | Q2 = Q / i | Q2=7167,572678/12 | 1194,595446 H |
| 5 | i = π ⋅ Dрасположения болтов / t | 12 | |
| 6 | P1 = Q1 ⋅ (1 + β); | P1=1194,595446*(1+1) | 2389,190893 |
| [σp] | 136кН | ||
| 7 |
| 
| 11,18954146 |
| 8 |
| 
| 95,11МПа |
|
|
|
Ϭ=95,11МПа<[Ϭ]=590МПа
Расчет на прочность и жесткость шнека
Червяк представляет собой консольный стержень, к которому приложено осевое усилие Р, равномерно распределенная нагрузка от собственного веса червяка q и крутящий момент Мкр.
Таким образом, червяк находится в сложнонапряженном состоянии и рассчитывается по третьей теории прочности:
(31)
где 
–напряжение сжатия,
- напряжение изгиба,
- напряжение кручения.
Напряжение сжатия gсж возникает от действия осевого усилия Р. Оно определяется по уравнению: 
(32)
где P– осевое усилие.
При этом:
(33)
Где d1–диаметр червякаd в зоне загрузки,
Найдем осевое усилие P по формуле:
(34)
|
|
|
Напряжение изгиба - вызвано действием распределенной нагрузки q:
(35)
| где q - погонная нагрузка от силы веса червяка, Н/м, W – осевой момент сопротивления сечения червяка (м3). |
Найдем осевой момент сопротивления червяка по формуле:
(36)
Зная массу шнека, можно найти усилие, которое он создает под действием собственной тяжести:
(37)
| Где m – масса шнека, g – ускорение свободного падения. |
Найдем распределенную нагрузку q:
(38)
Напряжение кручения tкр вызвано действием крутящего момента и определяется по уравнению: 
(39)
где Wp – полярный момент сопротивления сечения червяка,
Крутящий момент
Мкр=W/2πn, (40)
|
|
|
где W– мощность, передаваемая приводом шнеку, Вт,
n – частота вращения шнека (1/с)
Найдем полярный момент сопротивления (м3):
(41)
Величину допускаемого напряжения при изгибе [б]и определяют исходя из величины разрушающего напряжения бт материала червяка, взятого из приведенной ниже выборки.
(42)
где n – коэффициент запаса прочности, nзапаса = 2,5 – 3.
Выберем для шнека легированную сталь марки 12Х18Н9Т бт = 980 МПа.
Проверка червяка на гибкость представляет собой расчет на продольно – поперечный изгиб с учетом осевого усилия P(H) и погонный силы веса червяка q(Н/м).Эта проверка выполняется только в том случае, когда давление в головке совпадает или превышает давление, развиваемое червяком.
Прежде всего определим величину критического осевого усилия, при котором консольный стержень еще не теряет устойчивости:
(43)
где Е = 2,1 
МПа – модуль упругости для стали,
I – момент инерции сечения червяка,
- коэффициент защемления консоли,
L–длина консоли, м.
(44)
Таблица 13 – Схемы нагружения стержней осевой нагрузкой
| Схемы стержней и формы потери устойчивости | 
| 
| 
| 
|
Коэффициент 
| 1 | 2 | 0,7 | 0,5 |
| Критическая сила FК | 
| 
| 
| 
|
Т.к. P < Pкр, тогда определим стрелу продольного прогиба f:
(45)
Найдем теперь fmax:
(46)
Таблица 14 - Осевой момент инерции, момент сопротивления круга
| Форма поперечного сечения | Момент инерции | Момент сопротивления | Радиус инерции |
|  
|  
| 
|
Таблица 15 - Осевой момент инерции, момент сопротивления кольца
| Форма поперечного сечения | Момент инерции | Момент сопротивления | Радиус инерции |
 
|   
|  
| 
|
Таблица 16 - Сводная таблица результатов расчета на прочность шнека
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 891; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!