1.7 Расчет опор аппарата

Для расчета опор аппарата необходимо определить его вес.

Вес обечайки греющей камеры:

, (1.37)

где – плотность стали,,

Вес обечайки камеры выпаривания:

, (1.38)

.

Вес сферической крышки:

, (1.39)

Вес конического днища:

, (1.40)

где высота конуса,.

Вес трубок:

, (1.41)

Вес трубной решетки:

; (1.42)

Расчет веса фланца обечайки:

, (1.43)

где – диаметр фланца,м,

–толщина фланца, м.

Пренебрегаем весом патрубков, фланцев патрубков, опор и продукта.

Общий вес аппарата:

, (1.44)

где g=9,8 м²/с;

Определяем ширину ребра опоры:

, (1.45)

где – число опор,;

–число ребер в каждой опоре, ;

–коэффициент уменьшения допускаемого напряжения

при продольном изгибе, ;

–вылет опоры, ;

Принимаем конструктивно толщину ребра .

1.8 Проверка фланговых швов на срез

Напряжение в швах:

, (1.46)

где – высота шва,

–общая длина фланговых швов,

,

3,3 МПа<80МПа. Условие выполняется [1, 2].

2.Проверочный расчет ступенчатого диска по допускаемым напряжениям

2.1.Исходные данные.

Исходные данные приведены в таблице 2.1 и на рис 2.1.

Таблица 2.1–Исходные данные

Наименование	Обозначение	Размерность	Значение
Материал диска	Марка стали	Сталь	50
Предел текучести материала	sт	МПа	380
Конструктивные размеры, мм	ro	мм	60
	r1	мм	160
	r2	мм	260
	s1	мм	40
	s2	мм	30
Частота вращения диска	n	об/мин	3500
Напряжение на внутреннем контуре диска		МПа	-6,0
Напряжение на внешнем контуре диска		МПа	0

Рис. 2.1 Размеры диска

Расчет диска

Уравнение трех усилий для первого и второго участков диска.

, (2.1)

где , (2.2)

Уравнение трех усилий для второго и третьего участков диска.

, (2.3)

где ,

тогда уравнение (3) примет вид:

, (2.4)

Значение величины:

, (2.5)

где – плотность материала диска,,

Па/м²,

Значения коэффициентов уравнений:

Первый участок

для ,

Второй участок

для

Подставляем значения коэффициентов в уравнения

Решая систему двух уравнений с двумя неизвестными, находим значение интенсивности радиальных усилий :

, .

Значения радиальных напряжений по сечениям ступенчатого диска:

;

, (2.6)

,

, (2.7)

.

Значения кольцевых напряжений в диске определяем методом начальных параметров, рассматривая каждый участок отдельно как диск постоянной толщины.

Для первого участка:

при ,

, (2.8)

,

, (2.9)

Для второго участка

при ,

для ,

, (2.10)

Переход от напряжений в конце i-го участка к направлениям в начале (i+1)-го участка осуществляется по соотношению:

(2.11)

Следовательно,

Переход от напряжений в конце i-го участка к направлениям в начале (i+1)-го участка осуществляется по соотношению:

, (2.12)

–коэффициент Пуансона, ;

, (2.13)

По полученным результатам расчёта построены эпюры (рис. 2.2) распределения радиальных и кольцевых напряжений в заданном ступенчатом диске. Скачки на эпюрах объясняются скачкообразным изменением толщины диска при переходе от участка к участку.

Пользуясь гипотезой наибольших касательных напряжений, определяем максимальное эквивалентное напряжение:

; ;

Условие не выполняется, прочность диска не обеспечена. Для предотвращения разрушения диска требуется увеличить его толщину [3].

Рис. 2.2 Эпюры радиальных (а) и кольцевых (б) напряжений