Расчеты на прочность

При проектировании любой машины или аппарата необходимо рассчитывать различные механические передачи и их отдельные элементы, соединения, муфты, валы и оси, подшипники, корпуса и другие детали.

Расчеты на прочность включают:

а) определение толщины стенок роторов, обечаек, патрубков, днищ, крышек, проверку необходимости укрепления участков, ослабленных отверстиями, расчеты фланцевых соединений, укрепляющих деталей, трубных решеток, компенсаторов, опор;

б) выбор типа и определение основных размеров перемешивающих

устройств, подбор подшипников, деталей привода и т.п.;

в) выбор конструкции и определение размеров тепловой изоляции и др.

Приступая к механическим прочностным расчетам, прежде всего следует составить расчетную схему с нанесением внешних сил и вероятных точек их приложения. Затем определяют величины, направление и точки приложения внешних сил и моментов. Указывают соображения, ссылки на рекомендации по конструктивной форме деталей, их материалов, особенностям изготовления.

В результате механических расчетов должны быть уточнены размеры всех основных элементов оборудования, определен их вес, а также уточнен материал для изготовления (приложения Г, Д, Е). В необходимых случаях по конструктивным соображениям корректируют размеры машин и аппаратов.

При выполнении расчетов можно задаваться необходимыми недостающими параметрами продукта (приложение Ж) и процесса его переработки, не указанными в исходных данных задания. Они выбираются либо на основании подобных параметров в смежных отраслях промышленности из литературных источников, либо на основании производственного опыта работы в промышленности.

Наиболее ценны расчеты сложных нестандартных деталей, отличающиеся от расчетов элементарных деталей машин.

Текстовой и расчетный материал рекомендуется, необходимо максимально снабжать иллюстрациями (схемами, эпюрами и т. д.). Важным показателем совершенства конструкции является условие равнопрочности и равной долговечности элементов. Наличие в конструкции хотя бы одного недостаточно прочного или недостаточно долговечного элемента снижает надежность конструкции в целом. На практике встречаются случаи, когда различные элементы конструкции рассчитывают на различную долговечность или на различный ресурс наработки до предельного состояния. Например, валы, как правило, рассчитывают на неограниченный, а подшипники на ограниченный ресурс. При этом допускают замену подшипников при очередных плановых ремонтах. Расчет подшипников на большой ресурс в некоторых случаях мог бы привести к неоправданному завышению массы и габаритов конструкции в целом. Ограниченный ресурс имеют цепи, ремни и некоторые другие элементы. Важно, чтобы ни один из этих элементов не выходил из строя раньше намеченного срока очередного планового ремонта.

Ниже приведены основные этапы расчета различных деталей и узлов машин и аппаратов. Методика расчетов, необходимые данные и расчетные формулы даны в учебниках по курсу «Детали машин» и соответствующих справочниках.

Расчет корпусов, крышек и днищ аппаратов.

Тонкостенные корпуса аппаратов и трубы, работающие под внутренним избыточным давлением. Определяют разрывающую силу в продольном сечении корпуса от действия внутреннего избыточного давления и уравновешивающую силу от напряжения, возникающего в металле стенки корпуса от действия разрывающей силы. Приравнивая обе силы и подставляя в полученное выражение значение допускаемого напряжения, возникающего в металле продольного сечения аппарата, определяют толщину стенки корпуса аппарата.

Толстостенные цилиндрические корпуса, работающие под давлением. Определяют толщину стенки корпуса в зависимости от отношения наружного диаметра к внутреннему.

Цилиндрические корпуса, работающие под внешним избыточным давлением. Определяют толщину стенки корпуса, работающей на сжатие. Проверяют расчетную толщину стенки корпуса аппарата на устойчивость. Для этого используют формулу критического давления. Принимают определенный запас устойчивости (для горизонтальных m=5, а для вертикальных m= 4) и определяют толщину стенки корпуса из выражения для критического давления.

Крышки и днища аппаратов. Определяют толщину стенок крышек и днищ аппаратов в зависимости от их формы и усилий нагружения.

Механические передачи.