3.4 Расчет болтового соединения

Для опоры принимаем уголок

Площадь стыка:

(31)

Из полученных выше вычислений:

Сжимающая сила

Ускорение изгиба

Изгибающий момент

Крутящий момент

Определение величины продольной силы

Определение максимальной величины эквивалентной силы сжатия, возникающей в ферме

Определение контактных напряжений

(32)

Определение количества болтов, необходимых для стыковки блока

Для соединения выбран Болт М12х1,5-6gx40 ГОСТ 7796-70

(33)

где:

Принимаем 9 болтов.

3.5 Расчёт смесительной головки жрд первой ступени

3.5.1 Расчёт форсуночного блока

При расчёте использованы следующие допущения:

1. Форсуночный блок состоит из двух тонких пластинок — внутреннего (огневого) и среднего днищ, соединённых между собой абсолютно жёсткими форсунками.

2. Форсуночный блок защемлён по контуру (приварен к жёсткому периферийному кольцу).

3. Существенным фактором нагружения считаем перепад давления q,

,

где p_ж — давление жидкости (или генераторного газа) перед форсунками; p_к — давление газа в камере.

4. Не учитывается влияние нагрева днищ.

5. Не учитывается понижение изгибной жесткости блока, возникающее вследствие ослабления днищ отверстиями форсунок.

Схема смесительной головки:

рис. 12

Цифрами обозначено:

1 – среднее днище;

2 – внутреннее (огневое) днище;

3 – наружное днище.

Схема нагружения форсуночного блока представлена на рис. 13. Введём координатные оси — z и r (см. рис. 12). Расстояние от основной поверхности блока до наружной поверхности среднего днища z₀ определяется по формуле:

(34)

где:

— модули упругости среднего и внутреннего днищ.

Цилиндрическая жёсткость блока:

(35)

Формула для определения прогиба форсуночного блока:

(36)

Максимальный прогиб:

(37)

рис. 13

Формулы для определения окружных и радиальных напряжений в днищах (для среднего днища и , для внутреннего и ):

(38)

Суммарная интенсивность напряжений:

(39)

Зададимся размерами и механическими характеристиками днищ, а затем по приведённым формулам рассчитаем НДС форсуночного блока:

• среднее днище: толщина , материал — медный сплав, , ;

• внутреннее днище: толщина , материал — сталь, , ;

• толщина блока

• коэффициент Пуассона

Перепад давления на форсунках примем равным

В программе MathCAD были проведены расчеты и получены следующие данные:

Прогиб , м:

рис. 14

Максимальный прогиб:

Напряжения в среднем днище:

рис. 15

Напряжения в огневом днище:

рис. 16

Запас прочности днищ:

(40)

Удовлетворяет коэффициентам безопасности для космической техники.

3.5.2 Расчёт огневой стенки на срез по контуру

Условие прочности на срез имеет вид:

(41)

где:

– перерезывающая сила;

– площадь цилиндрической поверхности среза;

.

Допускаемые напряжения на срез примем равными

Условие прочности выполняется.