Разработка конструкции клепаного соединения

Требования техники безопасности

В разрабатываемом проекте предусматривается решение комплекса вопросов, связанных с выполнением основных требований техники безопасности и охраны труда при строительстве насосной станции, монтаже, эксплуатации оборудования. К ним относятся:

1. Соблюдение допустимых расстояний между установленным оборудованием и конструктивными элементами здания;

2. Размещение задвижек, обратных клапанов, водомеров, измерительных приборов и другого оборудования так, чтобы они не затрудняли работу;

3. Расположение фланцев трубопроводов на расстояниях от пола и стен, обеспечивающих возможность и безопасность работы по их монтажу;

4. Устройство ограждений, упругих муфт насосов, лестниц, площадок, проемов в палу и т.д.;

5. Механизация процесса сборки, разборки, транспортировки и установки оборудования НС;

6. Устройство переходных мостиков через трубопроводы, уложенные на полу машинного зала,

7. Обеспечение требуемых по санитарным нормам температуры и чистоты воздуха в помещении станции;

8. Разработка мероприятий по защите обслуживающего персонала от поражения током (заземление корпусов двигателей и пусковых устройств, использование защитных средств и др.).

Литература

1. Б.В. Карасев «Насосы и насосные станции».

2. А.А.Лукиных «Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. И.И.Павловского».

3. СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети».

4. Методические указания к курсовому проекту «Насосные и воздуходувные станции» Часть1.

Чтобы уменьшить влияние изгиба на прочность соединения, располагаем заклепки в 2 ряда по две заклепки в каждом, т. е. принимаем двухрядное клепаное соединение внахлестку (рис. 10)

По формуле расстояние между рядами заклепок:

а ≥ 0,6 р = 0,6 * 55 = 33 мм,

Принимаем а = 35 мм.

Окончательно принимаем ширину тяги:

b = 2 p = 2 * 55 = 110 мм.

Размеры поперечного сечения δ и b проушины принимаем равными соответствующими размерам тяги.

Б. Проверочный расчет клепаного соединения.

6. На растяжение тяги и проушины. Для тяги опасным является сечение I – I, ослабленное двумя отверстиями (n = 2); в этом сечении действует продольная сила NI = F. В сечении II – II тяга также ослаблена двумя отверстиями, но в этом сечении NII = 0,5 F. По формуле расчетное напряжение растяжения в сечении I – I:

σ р = NI / δ(р - d 0) n = 58 * 10³/6 *(55-13) * 2 = 115 Н/мм²,

что удовлетворяет условию σ р < [σ] р = 136 Н/мм².

7. На срез заклепками краев тяги или проушины. По табл. 2 (примечание) для стали марки Ст3 допускаемое напряжение

[τ]ср = 0,85 * 100 = 85 Н/мм².

Сила, приходящаяся на одну заклепку,

F 0 = F / z = 58 * 10³/4 = 14,5 * 10³ Н.

По формуле расчетное напряжение среза:

τ ср = F 0/2 δ(е- d 0/2) = 14,5 * 10³/2 *6(22 – 13/2) = 77,9 Н/мм²,

что удовлетворяет условию τ ср < [τ]ср = 85 Н/мм².

8. Фактический коэффициент φ прочности клепаного соединения по формуле:

φ = р - d 0/ р = 55 – 13/55 = 0,76 > φ min = 0,75, (табл. 1),

что допустимо.

В данной конструкции отверстия для заклепок уменьшают прочность тяги и проушины на 24 % каждую, что является существенным недостатком клепаного соединения.

2.2. Расчет винтовой стяжки

Задание № 2. Винтовая стяжка имеет два резьбовых отверстия с правой и левой метрической резьбой крупного шага (рис.). Определить номинальный диаметр резьбы винтов, если соединение нагружено силой F 0 = 22 кН. Затяжка неконтролируемая.

Рисунок - Винтовая стяжка

Решение. Проектировочный расчет.

1. Для резьбового соединения с неконтролируемой затяжкой по табл. 4 принимаем [s]т = 3 в предположении, что номинальный диаметр d резьбы находится в интервале 16…30 мм.

2. Для неответственного резьбового соединения по табл. принимаем класс прочности винтов 4.6, материал винтов – сталь марки 20 с σт = 240 Н/мм².

3. Допускаемое напряжение при растяжении при действии на винтовую стяжку постоянной нагрузки по формуле:

[σ] р = σт/[s]т = 240/3 = 80 Н/мм².

4. Расчетная сила для винтов по формуле:

F расч = 1,3 F 0 = 1,3 * 22 = 28,6 кН.

5. Минимально допустимое значение расчетного диаметра резьбы винтов по формуле:

d ´р ≥ 4 F расч/π [σ] р = 4 * 28,6 * 10³/ π80 = 21,3мм.

6. По таблице 6 принимаем резьбу М 24 × 3, для которой d 2 = 22,051 мм; d 3 = 20,319 мм. По формуле d р = (d 2 + d 3)/2 = (22,051 + 20,319)/2= 21,185 < d ´р = 21,3. Условие d р ≥ d ´р не выполнено.

Задаем новые значения: [s]т = 2,7 в предположении, что номинальный диаметр d резьбы находится в интервале 16…30 мм. Тогда:

[σ] р = σт/[s]т = 240/2,7 = 88,89 Н/мм²;

d ´р ≥ 4 F расч/π [σ] р = 4 * 28,6 * 10³/ π88,89 = 20,2 мм;

Из этого следует, что d р = 21,185 мм > d ´р = 20,2 мм. Условие d р ≥ d ´р выполнено.

Для винтов стяжки резьбы: М 24 × 3 (правая) и М 24 × 3 – LH (левая) пригодны.

2.3. Расчет болтового соединения

Задание № 3. Стальные полосы соединены с помощью двух болтов, поставленных в отверстия с зазором, и нагружены постоянной сдвигающей силой F = 2 кН (рис.). Соединение неответственное. Затяжка неконтролируемая. Определить размеры резьбы болтов.

Рисунок - Схема для расчета болтового соединения, нагруженного сдвигающей силой F

Решение. Проектировочный расчет.

1. Для болтового соединения с неконтролируемой затяжкой по табл. 4 принимаем [s]т = 3,5 в предположении, что номинальный диаметр резьбы находится в интервале 16…30мм. Для неответственного соединения по табл. 5 принимаем класс прочности болтов 4.6, материал болтов – сталь марки 20с σт = 240 Н/мм².

Допускаемое напряжение растяжения по формуле:

[σ] р = σт/[s]т = 240/3,5 = 68,6 Н/мм².

2. Принимаем коэффициент запаса по сдвигу листов К = 1,6 и коэффициент трения f = 0,16. Число стыков i = 2 (рис.).

Необходимая сила затяжки болта по формуле:

F 0 = KF /(ifz) = 1,6 * 2/(2 * 0,16 * 2) = 5 кН.

3. Расчетная сила затяжки болта по формуле:

F расч = 1,3 F 0 = 1,3 * 5 = 6,5 кН.

4. Минимально допустимое значение расчетного диаметра резьбы болта по формуле:

d ´р ≥ 4 F расч/π [σ] р = 4 * 6,5 * 10³/ π68,6 ≈ 11 мм.

По табл. 6 принимаем резьбу М16×2 с шагом р = 2 мм, для которой d 2 = 14,701 мм; d 3 = 13,546 мм. По формуле d р = (d 2 + d 3)/2 = (14,701 + 13,546)/2 = 14,123 мм > d ´р = 11 мм.

Условие d р ≥ d ´р выполнено.

Болт с резьбой М16×2 пригоден.

Задание № 4. определить резьбу болтов, крепящих крышку газового резервуара (рис.), если сила давления газа на крышку F к = 60 кН, число болтов z = 8. Нагрузка постоянная. Материал прокладок – паронит. Затяжку болтов производят динамометрическим ключом.

Рисунок - Схема для расчета болтового соединения

а - болт затянут, соединение не нагружено; б - болт затянут, соединение нагружено

Решение. Проектировочный расчет.

1. Для резьбового соединения с контролируемой затяжкой принимаем [s]т = 2.

2. Для соединения общего назначения по табл. 5 принимаем класс прочности болтов 5.6, материал болтов – сталь марки 35 с σт = 300 Н/мм².

Дата добавления: 2015-07-02