Расчет на прочность стола испытательного по опасному сечению

Компрессор опирается на 4 уголка № 4 ГОСТ 8509- 93. По сортаменту [1] справочные величины уголка:

ширина полки b = 40 · 10^-3 м;

толщина полки d = 5 · 10^-3 м;

радиус внутреннего закругления R = 5 · 10^-3 м;

радиус закругления полки r = 1,7 · 10^-3 м;

главный момент инерции относительно оси х I_x = 8,75 · 10^-8 м⁴;

главный момент инерции относительно оси у I_y = 2,3 · 10^-8 м⁴.

Уголок работает как балка, шарнирно-опертая по концам (рисунок 2.1). Он нагружен равномерно-распределенной нагрузкой q.

Рисунок 2.1 - Распределение сил, действующих на уголок

 

Принимаем массу компрессора 300 кг. Пусть вес компрессора Q равномерно распределен по опорам, тогда

 

,

 

где l - длина уголка, м.

  Н/м.

 

Наибольший изгибающий момент, Н · м

 

,

 Н · м.

 

Вследствие симметрии сечения балки главные оси составляют углы 45° с направлением полок (рис. 2.2), следовательно

М_х = M_y = M_max cos 45°,

M_x = M_y = 93,75 · 0,707 = 66,28 Н · м.

 

Угол α определяется формулой

 

,

где φ = 45°.

, α = 75,5 °.

Рисунок 2.2 - Расположение главных осей уголка

 

Опасными точками, наиболее удаленными от нейтральной оси, являются точки А и С.

Координаты точек А и С равны:

_А = АС cos 45°,

Y _А = 0,04 · 0,707 = 0,02828 м,

Y _С = 0,

X _А = Y _A - ,

где Z ₀ - расстояние от центра тяжести уголка до наружных кромок, м; Z ₀ = 0,0489 м.

Х _А =  м,

X _C = ,

Х _С =  м.

 

Напряжения определяются формулой

 

.

 

Для точки А напряжения от обоих изгибов представляют собой сжатие

 

 Н/м².

 

В точке С будет растяжение

 

 Н/м².

 

Материал уголка - сталь 3 пс, у которой предел текучести

 

σ _т = 24 · 10⁷ Н/м². [1]

 

Запас прочности равен

n = ,

n = .

 

Уголок является упором для электрокомпрессора, поэтому уменьшать размер профиля для уголка, а, следовательно, и запас прочности не рекомендуется.

 

Требования, предъявляемые к испытательному стенду компрессора

Баллоны должны соответствовать Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (МАПМГПАМ - 5.01.98).

Правила устанавливают требования к деятельности нанимателей, связанной с проектированием, изготовлением, реконструкцией, наладкой, монтажом, ремонтом, техническим диагностированием и эксплуатацией сосудов, цистерн, бочек, баллонов, барокамер, работающих под избыточным давлением, а также к их конструкции и материалам.

Данные правила распространяются на сосуды, работающие под давлением пара или газа свыше 0,07 МПа.

Для каждого сосуда должен быть установлен и указан в паспорте расчетный срок службы с учетом условий эксплуатации.        

Заземление и электротехническое оборудование сосудов должны соответствовать “ПУЭ” и “Правилам техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей”.

При сварке обечаек и труб, приварке днищ к обечайкам должна применяться стыковые швы с полным проплавлением.

Материалы, применяемые для изготовления сосудов, должны обеспечивать их надежную работу в течение расчетного срока службы с учетом заданных условий эксплуатации.

При изготовлении (доизготовлении), реконструкции, монтаже, наладке и ремонте должна применяться система контроля качества (входной, операционный и приемочный контроль), обеспечивающая выполнение работ в соответствии с требованиями настоящих правил и ТНПА.

Сварочные материалы, применяемые для сварки сосудов, должны соответствовать требованиям стандартов и технических условий, что должно подтверждаться сертификатом предприятия-изготовителя.

Технология сварки при изготовлении (доизготовлении), монтаже, реконструкции и ремонте сосудов допускается к применению после подтверждения ее технологичности на реальных изделиях, проверки всего комплекта требуемых свойств сварных соединений и освоения эффективных методов контроля их качества. Применяемая технология сварки должна быть аттестована в соответствии с настоящими правилами.

Контроль качества сварных соединений должен производиться по ТНПА, согласованной с органом технадзора.

Порядок проведения испытаний должен быть оговорен в техническом проекте и указан в инструкции предприятия-изготовителя по монтажу и эксплуатации сосудов.

Для гидравлического испытания сосудов должна применяться вода с температурой не ниже 5°С и не выше 40°С, если в технических условиях не указано конкретное значение температуры, допускаемо по условию предотвращения хрупкого разрушения.

Разность температур стенки сосуда и окружающего воздуха во время испытания не должна вызывать конденсацию влаги на поверхности стенок сосуда.

Сосуды, на которые распространяются Правила, до пуска их в работу должны быть зарегистрированы в органе технадзора, должны подвергаться техническому освидетельствованию после монтажа до пуска в работу, периодически в процессе эксплуатации и в необходимых случаях - внеочередному освидетельствованию.

Периодичность технических освидетельствований баллонов со средой, вызывающей разрушения и физико-химические превращения материалов (коррозия и т.п.) со скоростью не более 0,1 мм/год составляет:

ответственным по надзору: наружный осмотр - 2 года;

экспертом органа технадзора или специалистом предприятия, имеющего

разрешение органа технадзора: наружный осмотр - 4 года;

гидравлическое испытание пробным давлением - 8 лет.