корпуса пневмокомпенсатора, Дв=590мм.
<[уT]
Умова міцності витримана
Розрахунок гідрокоробки
Розрахунок проводиться на статичну міцність і витривалість. Матеріал гідрокоробки – сталь35Л.
у в =500МПа
у т =260МПа
у -1 =140МПа
Напруження при розрахунку на статичну міцність визначаємо за формулою Ляше.
Найбільші напруження виникають на внутрішній поверхні циліндра. Еквівалентні напруження будуть
(4.34)
По формулі Ляше напруження на внутрішній поверхні циліндра будуть
(4.35)
де ;
r –внутрішній радіус циліндра;
R – зовнішній радіус циліндра;
(4.36)
де утр – границя текучості при розтягу;
утс – границя текучості при стиску.
Для маловуглецевих сталей
Рисунок 4.3 –Розрахункова схема гідрокоробки
Підставивши значення формулу еквівалентних напружень отримуємо залежність
Переріз а-а
Гідравлічні випробування литих посудин на заводі виробнику повинно проводитись тиском, який перевищує робочий в 1,5 рази.
Тому еквівалентне напруження при тиску випробування буде
При робочому тиску
З врахуванням зменшення товщини стінки при литті
r=125мм, R=155мм.
Еквівалентні потужності будуть рівні
Переріз
r=132мм, R=175мм;
З врахуванням можливого зменшення товщини стінки при литті
r=132,5мм, R=165мм
Переріз б-б:
r =150мм, R=225мм;
При можливому зменшенні товщини стінок при литті
r=150мм, R=215мм;
Переріз в-в:
r=93мм, R=173мм;
З врахуванням можливого розширення товщини стінки при литті
r=93мм, R=163мм;
Переріз Г-Г:
Визначаємо напруження, що виникають при контактному тиску сідла і гідрокоробки. Запишемо рівняння рівноваги сил, діючих на сідло в вертикальній площині
(4.37)
де Fтр – сила тертя;
Q – зусилля діюче на сідло в вертикальній площині;
N – нормальна складова від сили;
, f=0,1 – коефіцієнт тертя;
Проводячи заміну Fтр на Nf отримаємо
(4.38)
Бокова поверхня контактуючого корпуса сідла
(4.39)
де R=98,4мм, r=9,3мм – радіуси основ зрізаного конуса
Питомий тиск на одиницю площі
Напруження в тілі гідрокоробки від контактного тиску по формулі Ляше при умові рівномірного розподілу тиску по боковій поверхні контактного конуса рівне
З врахуванням зменшення товщини стінки при литці
r=93мм,R=163мм;
Запаси міцності за границю текучості по статичному навантаженні зведені в таблицю 4.1
Таблиця 4.1 – Запаси міцності коробки в перерізах
Переріз | Коефіцієнт запасу
Розрахунковий | Мінімальна допустима
Без врахування зменшення товщини стінок | З врахуванням зменшення товщини стінок
аґ-аґ
а-а
б-б
в-в
г-г | 1,84
1,59
2,07
2,72
0,71 | 1,53
1,31
1,9
2,52
0,675 | 1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
Якщо для гідрокоробки прийняти леговану сталь, наприклад 14Х2ГМРЛ, то найбільший запас міцності буде 1,45, що вище мінімально допустимого.
Розрахунок гідрокоробки на витривалість
; (4.40)
і по максимальних напруженнях
;
де -1 – границя витриманості
цу = 0,05 – коефіцієнт впливу асиметричного циклу на міцність в залежності від границі міцності;
Кур – коефіцієнт концентрації із-за різного перепаду питомого тиску на стінки гідрокоробки від сідла;
Розрахуємо, що найбільш глибоким місцем гідрокоробки являється внутрішня поверхня в точці перерізу г–г.
Приймемо, що найбільша ступінь нерівномірності тиску рівна д=12%
Тоді екстремальне тисків, діючих в процесі роботи насоса
Питомий тиск на одиницю площі:
Напруження на внутрішній поверхні перерізу г–г
Еквіваленти напруженості на внутрішній поверхні перерізу г–г змінюється від уmax=320МПа до уmin=284МПа;
Ці значення напружень в основі розрахунку на витривалість гідравлічної коробки. Слід відмітити, що по часу насос буде працювати на такому режимі не більше 10...15% від загального часу роботи
;
;
;
Рекомендований коефіцієнт запасу
Запас міцності на максимальних напруженнях
Значення з індексом і без індекса відповідають гідрокоробкам із сталі 35Л, 14Х2ГМРЛ відповідно.
Мінімально допустимий коефіцієнт запасу [n]=1,5.
На основі досвіду експлуатації насоса У8-6М можна вважати отримані запаси міцності задовільними.
Розрахунки значення коефіцієнта запасу по границі текучості (таблиця 4.1) в перерізах “а–а” і “г–г” для сталі 35Л менші мінімально допустимого, тому необхідно для виготовлення гідрокоробки застосовувати матеріал з більш високою границею текучості.
Розрахунок з застосуванням ЕОМ
5.1 Методика розрахунку подачі бурового насоса
Подача бурового насоса визначається за формулою
(5.1)
де F – площа поперечного перерізу поршня, м2;
fшт – площа поперечного перерізу штока, м2;
z – кількість циліндрів, шт.;
с –хід поршня, м;
n – частота подвійних ходів, хв.-1;
з0 – об’ємний ККД.
Вихідні дані
з0=0,95
с=0,4м
dшт=0,07м
Дn=0,13...0,20м
n=40…40хв-1 | z=2
nmax=66хв-1
ДД=10мм
Дn=5хв-1
В буровому насосі подача змінюється шляхом зміни циліндро-поршневої пари і змінено частоти подвійних ходів штока
Складемо блок-схему програми
ДП=0,13;0, 20; 0,01
N=40,70,5
Рисунок 5.1 Блок-схема розрахунок подачі бурового насоса
Таблиця 5.1 – Таблиця ідентифікаторів
№
п/п | Назва показника | Позначення | Іденти-фікатор | Одиниця виміру
1 | Подача | Q | Q | м3/с
2 | Число циліндрів | z | Z | -
3 | Об’ємний ККД | з | S0 | -
4 | Площа поперчного перерізу поршня | F | FP | м2
5 | Площа поперечного перерізу штока | fшт | FS | м2
6 | Хід поршня | S | S | м
7 | Частота подвійних ходів штока | n | N | хв.-1
8 | Діаметр поршня | dп | DN | м
9 | Діаметр штока | dш | D | м
5.2. Програма мовою BASIC
10 S0 = .95
20 S = .4
30 D = .7
40 N = 66
50 Z = 2
60 FS = 3.1415*((D*2)/4)
70 FOR DV = .13 TO .2 STEP .01
80 FP = 3.1415*((DV*2)/4)
90 FOR N = 40 TO 70 STEP 5
100 Q = SO*((Z*(2*FP-FS)*S*N)/60)
110 LPRINT “F1=“ : FP : “F2=” : FS: “Q=”:Q
120 NEXT X
130 NEXT DV
140 END
5.3. Результати розрахунку
F1=1.327284E – 02 F2=3.848338E – 03 Q=1.149998E – 02
F1=1.327284E – 02 F2=3.848338E – 03 Q=1.129588E – 02
F1=1.327284E – 02 F2=3.848338E – 03 Q=1.575218E – 02
F1=1.327284E – 02 F2=3.848338E – 03 Q=1.134446E – 02
F1=1.327284E – 02 F2=3.848338E – 03 Q=1.464672E – 02
F1=1.327284E – 02 F2=3.848338E – 03 Q=1.132464E – 02
F1=1.327284E – 02 F2=3.848338E – 03 Q=1.465795E – 02
F1=1.539335E – 02 F2=3.848338E – 03 Q=1.779846E – 02
F1=1.539335E – 02 F2=3.848338E – 03 Q=1.956544E – 02
F1=1.539335E – 02 F2=3.848338E – 03 Q=1.467453E – 02
F1=1.539335E – 02 F2=3.848338E – 03 Q=1.174477E – 02
F1=1.539335E – 02 F2=3.848338E – 03 Q=1.785498E