Тема 6. Расчёты на прочность

Задача № 32

Рассчитать необходимую толщину защитного экрана из органического стекла для токарного станка при обработке деталей из серого чугуна с образованием стружки с максимальной массой 10^{-2 кг. Максимальная скорость резания при обработке деталей 1,3 м/с.}

Дано:

- масса стружки m = 10^{-2 кг;}

- скорость стружки при ударе о защитный экран, равный скорости резания ;

- модуль упругости материала экрана из безосколочного органического стекла

Е=3,44 · 10⁸ ;

- предел прочности на изгиб материала экрана ;

- размеры защитного экрана × h = 0, 15 × 0,2 м.

Решение:

Толщина экрана из условия прочности на изгиб определяется по формуле:

, м.

Принимаем 3 ^х кратный запас прочности, т.е.

Тогда: м. или

Толщина защитного экрана, выполненного из оргстекла, принимаем равной мм.

Литература: [10 с. 45; 12 с. 75]

Задача № 33

Рассчитать толщину стенки сосуда – подогревателя питательной воды энергоблока НХЗ, работающего под давлением пара Р = 3,0 МПа с температурой t = 400⁰С. Внутренний диаметр сосуда D_В = 1,5 м.

Допустимое напряжение на растяжение материала Ст 20 при t = 400⁰C

МПа [П, Табл.15]

Решение:

1. Номинальная (расчетная) толщина стенки сосуда

, м.

где – коэффициент прочности сварного соединения [12, с.75]

м.

2. Полная толщина стенки сосуда с учётом поправок на коррозию С, и на изготовление С₁ определяется:

, м.

С = А м. - поправка на коррозию металла.

А = 0,2 – поправочный коэффициент [11, с.524]

м – производственный припуск на неточность изготовления сосуда при прокатке [10, с.45]

Тогда м.

Полная толщина стенки сосуда принимается равной мм.

Литература:[П, Табл.15; 11 с. 524; 12 с. 75]

Задача №34

Рассчитать толщину стенки трубопровода с условным диаметром d_у = 150 мм, работающего под давлением пара 3,0 МПа с температурой 400⁰ С. Материал трубопровода Ст 20.

Дано:

- наружный диаметр трубопровода d_н = 159 мм;

- рабочее давление пара P = 3,0 МПа;

- температура пара t = 400⁰ С;

- предел прочности на растяжение Ст 20 при температуре t = 20⁰С МПа;

- предел текучести при Ст 20 при t = 20⁰С МПа, [П, Табл. 16]

Расчёт толщины стенки цельнотянутой трубы производится исходя из двух предельных состояний металла, при которых кольцевое напряжение в стенке трубы достигает предела прочности (временного сопротивление металла) и предела текучести . За расчетную величину принимают наибольшее значение , мм

Решение:

1. Расчет толщины стенки трубопровода из условия предела прочности металла

, мм

Здесь P = 3,0 МПа - давление пара

d_н = 159 мм - наружный диаметр трубопровода

= - предел прочности Ст 20 при температуре стенки 400⁰ С

[П, Табл. 17]

= 0,9 - температурный коэффициент

МПа

n = 1,2 - коэффициент перегрузки трубопровода [10, с. 293]

= 0,6 - коэффициент условий работы трубопровода по пределу прочности

[10, с. 293]

С = 2,5 мм - производственный припуск на неточность изготовления бесшовных труб и коррозийный износ – принимается [10, с. 293]

Подставляя найдённые величины, получим значение

мм

2. Расчет толщины стенки из условия предела текучести .

Здесь – предел текучести Ст 20 при температуре стенки 400⁰ С

[П, Табл. 17]

= 0,58 - температурный коэффициент

- коэффициент условий работы трубопровода по пределу текучести

[10, с. 293]

Подставляя найденные величины, получим значение

мм

За расчётную толщину стенки принимаем величину мм.

Принятую величину необходимо округлить до ближайшего размера по сортаменту труб (ГОСТ 355 - 80) и установить толщину стенки мм [13, с. 149]

Литература: [ 10, с. 293; 13, с. 149; П, Табл.16, 17;]

Таблица. Данные для самостоятельных решений по вариантам