ЗАВДАННЯ. до лабораторної роботи

до лабораторної роботи

Для виконання роботи необхідно зробити 3-х вимірні моделі деталей циліндр і труба.

де:

L- довжина циліндра, D1- зовнішній діаметр циліндра, d2 – діаметр отвору

L1- положення 1-го отвору в ряду (знизу), L2- крок між отворами

a1 – кут між двома рядами отворів в циліндрі, L3 і L 4 – довжина лінійних частин труби, r- радіус скруглення, a2 – кут вигину труби

Таблиця. Параметри деталей для збірок

Колектор	Відрізок труби
Номер варіанту за списком N	Зовнішній діаметр D1	Діаметр отворів D2	Поло-женіє 1-го отвору L1	Крок між отворами L2	Кут між рядами б1	Кількість отворів До	Кут вигину труби б2	Довжина лінійної частини труби L3	Радіус скруг-ления r
	100*N	D1/4	2*D2	L1+5				100*N
	120*N	D1/3	1.9*D2	L1+10				120*N
	90*N	D1/5	1.8*D2	L1+15				90*N
	80*N	D1/4	1.7*D2	L1+20				80*N
	70*N	D1/3	1.6*D2	L1+25				70*N
	75*N	D1/5	1.5*D2	L1+30				75*N
	65*N	D1/4	1.4*D2	L1+35				65*N
	60*N	D1/3	1.3*D2	L1+40				60*N
	55*N	D1/5	1.2*D2	L1+35				55*N
	50*N	D1/4	1.1*D2	L1+30				50*N
	45*N	D1/3	1*D2	L1+25				45*N
	40*N	D1/5	1.1*D2	L1+20				40*N
	35*N	D1/4	1.2*D2	L1+15				35*N
	30*N	D1/3	1.3*D2	L1+10				30*N
	25*N	D1/5	1.4*D2	L1+5				25*N
	20*N	D1/4	1.5*D2	L1+10				20*N
	18*N	D1/3	1.6*D2	L1+15				18*N
	16*N	D1/5	2*D2	L1+20				16*N
	15*N	D1/4	1.8*D2	L1+25				15*N
	14*N	D1/3	1.7*D2	L1+30				14*N
	10*N	D1/5	1.6*D2	L1+35				10*N
	5*N	D1/4	1.5*D2	L1+40				5*N
	15*N	D1/3	1.4*D2	L1+35				15*N
	10*N	D1/5	1.3*D2	L1+30				10*N
	20*N	D1/4	1.2*D2	L1+25				20*N
	30*N	D1/3	1.1*D2	L1+20				30*N
	40*N	D1/5	2*D2	L1+15				40*N
	41*N	D1/4	2*D2	L1+10				41*N
	31*N	D1/3	2*D2	L1+5				31*N
	20*N	D1/5	2*D2	L1+10				20*N
	19*N	D1/4	2*D2	L1+15				19*N

Примітки:

1. L3= L4

2. L= L1+ L2*5(довжина колектора)

1.3 Розробка 3- вимірної моделі виробу «БАК»

Для виконання цієї роботи необхідно створити три деталі, з яких збирається бак:

- обічайка (довжина, внутрішній діаметр, товщина стінки);

- кришка еліптична (внутрішній діаметр і довжина циліндрової частини, еліпса, товщина стінки);

- фланець(зовнішній діаметр, товщина, кількість і діаметр отворів).

Параметри деталей для кожного варіанту приведені в таблиці завдань.

Особливістю даної роботи є вивчення команд вимірювання характеристик сконструйованих деталей і всього виробу (бака).

Основними характеристиками бака є:

- корисний об’єм бака (у м3 або літрах) – це основний параметр технічного завдання; об’єм бака складається з об’єма обічайки і об’єма двох кришок;

- маса бака (порожнього) - небхідна для визначення умов транспортування;

- маса повного бака (вода) – необходима для визначення умов установки бака.

Для обчислення маси деталей бака задаємо марку матеріала, який буде використан для виготовлення деталей бака, наприклад «простая углеродистая сталь».

1. Побудова моделі обічайки.

Креслимо ескіз (рис.1) і витягаємо на 250 мм (довжина обічайки).

рис.1 Внутрішній діаметр бака Рис.2 Вимірюваний внутрішній (корисний) об’єм

обічайки =1106,6 см3(1,1 літру).

Для вимірювання використовуємо команди «Інструменти – Масові характеристики».

Командою «оболонка-наружу» з товщиною стенки=2 мм створюємо обічайку.

рис.3 Вимірювання маси обічайки (щільність матеріалу(сталь)= 7,8 грам/ см3).

Маса обічайки = 1936 грам.

1. Побудова моделі кришки.

Для побудови ескізу застосуємо команду «еліпс». Співвідношення діаметрів 1 до 2. Товщина стінки кришки 2 мм. Більший діаметр еліпса = Dвнутр.обіч.

рис.4 Еліпс рис.5 Ескіз кришки.

рис.6 Вимірювання корисного об’єма. Рис.7 Вимірювання маси кришки.

Об’єм = 130,7 см3 Маса = 349,7 гр.

3. Побудова моделі фланця.

Фланці ми встановлюватимемо і кріпитимемо (приварюємо) до зовнішніх циліндрових частин обічайки і кришки. Таким чином внутрішній діаметр фланця дорівнює зовнішньому діаметру обічайки, а зовнішній і товщина обчислюються по співвідношеннях:

Dзовн.фл= 1.1*Dзовн.обіч. (У нашому прикладі Dзовн.фл.=1.1*(75+4)=87 мм)

Товщина фланца=0.05*79=4мм. Діаметр отвору під болт =(87-79) /4=2мм.

Кількість отворів =10.

Мал. 8 Вимірювання маси фланця =30.777 гр.

Оскільки моделі трьох деталей (обічайка, кришка, фланець) зроблені можемо приступити до збірки бака. Збірку виконаємо в два етапи:

1-й – підзбірка обічайки; ця підзбірка містить обічайку і два фланці;

та підзбірка кришки, яка складається з кришки і фланця.

Мал. 9 Деталей підзбірки Мал. 10 Підзбірка обічайки; використані

обічайки. сполучення «концентричність» і «збіг».

Мал. 11 Деталей підзбірки кришки. Рис.12 Підзбірка кришки.

При збірці бака використовуємо обидві підзбірки.

Рис.13 Вузли(підзбірки) для збірки бака. Рис.14 Бак.

У звіті по даній роботі повинні бути показана конструкція бака із заданими розмірами і кількісні характеристики цієї конструкції, а також розрахунок обічайки на міцність за допомогою підпрограми «SimulationXpress» (див. зразок звіту).

Експрес аналіз міцності деталей

Аналіз міцності стінки баку

Для швидкого аналізу міцності бака, модель якого була зроблена в лабораторній роботі №3, використуєм обчислювальну функцію COSMOSXpress. Ця функція дозволить провести розрахунок запасу міцності стінки обиічайки бака при встановленні тиску в 1МПа.

Запас міцності обчислюється як порівняння максимального напруження в деталі с межою текучости матеріалу деталі (крітерій Мізеса).

На внутрішну стінку обичайки задаємо тиск= 1МПа.

Включаємо COSMOSXpress (в нових версіях системи SimulationXpress).

Рис.1 Для обчислення запасу міцності обичайки необхідно:

- вибрати з бази даних матеріал деталі,

- вказати грані, які потрібно закріпити,

- вказати грані, на які давить сила або тиск.

Рис.2 Матеріал вибираємо з Бази даних системи, наприклад «простая углеродистая сталь», виконуємо команду «применить».

Рис.4 Кріпимо бокові грані обичайки- команда «ограничение».

Рис.5 Задаємо тиск в 1МПа на внутрішню циліндричну стінку обичайки- команда «нагрузка».

Рис.6 Программа обчислила запас міцності = 18.91 для товщини стінки = 4мм.

Запас міцності що рекомендується на практиці повинен бути в інтервалі 1.5-2.5. Це означає оптимальне узгодження товщині стінки деталі та міцності матеріалу.

В нашому випадку ми бачимо що необхідно зменьшити товщину стінки до 0.5мм. або вибрати матеріл меньшої міцності. Це виконаємо редагуя команду «оболочка».

Рис.7 Зараз запас міцності достатній, але при цьому ми зменшили вагу обичайки у вісім разів!

Запишемо у звіт максимальне напруження та максимальну деформацію які виникають при заданому тиску.

Рис.8 Максимальне напруження = 8.2х10⁷ N/m².

Рис.9 Максимальна деформація становить 0.01492 мм.

ЗВІТ (зразок)

до лабораторної роботи

виконав студент _______________ гр.___________

Початкові дані:

1. Обічайка: Dвнутр.=75 мм.; Дліна=250 мм.
2. Кришка: співвідношення диаметрів=2 до 1.
3. Фланець: Dнаружн=85 мм.; Товщина=4 мм.; Dотвори=2 мм; Кіл.отв.=10.

Виміряні характеристики деталей бака:

1. Обічайка: корисний об’єм=1106.6см³; маса=1936 гр.

2. Кришка: корисний об’єм=130.7см³; маса=349.7 гр.

3. Фланець: ---------------------------------- маса=30.777 гр.

Характеристики бака:

1. корисний об’єм=1106.6+2*130.7 =1368 см3
2. маса =1936+2*349.7+4*30.777 = 2758.508 гр.

Аналіз міцності:

1. Матеріал – Простая углеродистая сталь

2. Товщина стінки 2мм.

3. Тиск 1МПа.

Результати:

Експеримент 1:	Експеримент 2:
Товщина стінки 2мм. Запас міцності: 0,87 Границя текучості: 2,206 × 10^8 Н/м^2 Максимальне навантаження: 2,535 × 10^8 Н/м^2 Зміщення поверхні: 1,02мм Висновок: бак не витримує заданого тиску, необхідно збільшити товщину стінки.	Товщину стінки збільшено до 3 мм. Запас міцності: 1,98 Границя текучості: 2,206 × 10^8 Н/м^2 Максимальне навантаження: 1,37 × 10^8 Н/м^2 Зміщення поверхні: 0,13мм Висновок: бак витримує заданий тиск.Розрахунки завершено.

Дата добавления: 2014-11-29