Курсовая работа (т): Запорная задвижка Ду400

Где коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий:

принимаем степень точности - 8

коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагружения:

коэффициент: g=1

коэффициенты, учитывающие форму зуба, и концентрацию напряжений:

YF1=12,84 (для шестерни),

YF2=11,3(для колеса)

Напряжения изгиба на шестерне и колесе:

Базовые пределы изгибной выносливости:

Расчетные напряжения изгиба на шестерне и колесе:

Принимаем следующие значения коэффициентов:

- коэффициент безопасности,

- коэффициент условия работы зубьев,

- коэффициенты долговечности

Условия прочности по изгибным напряжениям на шестерне и колесе выполняются

2.3 Подбор маховика для ручного управления

Маховик (его диаметр) подбираем по величине крутящего момента на ведущей шестерни приводной головки (Мкр1=339,3Нм) так как они насажены на одном валу (табл. 3.1.). Мкр1=340Нм. Диаметр маховика D=500 мм. Расположение маховика - горизонтальное на уровне груди и управление осуществляется двумя операторами.

3. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ЗАДВИЖКИ

.1 Проверка прочности корпуса и крышки

Расчет корпусов и крышек производиться по отдельным элементам: стенки, фланцы, бугели и т.д.

Стенки корпусов и крышек обычно имеют сложное сечения, поэтому расчет их, как, правило, выполняется для различных участков отдельно. Обычно выделяют фланцы, участки с шаровой формой стенки, плоский участок и т.д. и рассчитывают их в соответствии с условиями, в которых они работают (давление, температура и т.д.), затем учитывается влияние дополнительных факторов (переходы, ребра, местные утолщения и т.д.)

Расчет сферических стенок

Материал корпуса, крышки, стойки и крышки сальника для удобства в отливке этих деталей принимаем одинаковый - Сталь 25Х1МФ.

Для тонкостенных шаровых оболочек:

где - внутренний радиус оболочки.

Расчет цилиндрических стенок.

Для обеспечения прочности толстостенных цилиндров необходимо соблюдать условие:

МПа

Кроме этого, цилиндрический участок после расчета толщины стенки необходимо проверить на прочность при растяжении в продольном (осевом) направлении:

где- рабочее давление, МПа

F- площадь проходного сечения, мм2

f - площадь поперечного сечения стенок, мм2

Цилиндр400

1. Напряжение в сферической части с учетом действия давления среды и усилий вдоль шпинделя при закрывании:

- коэффициент, учитывающий влияние коррозии.

2. Определение напряжения среза по диаметру  в месте соединения коробки сальника со сферой (см. рис. 1.4.):

,

принимаем

3. Определение напряжения в поддерживающих ребрах по сечению А-А (см. рис. 1.4.), пренебрегая влиянием заделки опорных площадок.

Напряжение в опорах под стойку при изгибе их относительно ребра:

.

где изгибающий момент,

плечо изгиба ,

момент сопротивления сечения

где В и Нкр-см. рис. 1.4.

. Напряжение изгиба в ушках.

Изгибающий момент, действующий в ушке

где Qc - усилие затяжки сальника, Н

Момент сопротивления ушка

3.2 Расчет фланцевого соединения

При расчете должно быть обеспечено условие, заключающееся в том, что при возникновении рабочего давления в трубопроводе запасы прочности фланцев по отношению к действующим усилиям не должны быть ниже определенной величины.

Данный расчет представляет собой расчет фланцев по допускаемым напряжениям. Здесь фланец рассматривается как консольная балка. Метод применим для Dнф/D0£2 (см. рис. 1.2). На рис. 3.1. представлен эскиз фланца со всеми необходимыми размерами.

Рассчитываемые сечения фланца

Рис. 3.1.

Dнф/D0=800/560=1,4

1. Определяем усилие от давления среды.

2. Определяем общую расчетную нагрузку на фланец.

3. Определяем радиальные напряжения в сечении I-I

Определяем осевые напряжения в сечении I-II

где:

 определяется при температуре среды

nT-коэффициент запаса прочности

Проводим линейную интерполяцию для нахождения допускаемого предела текучести

3.3 Расчет стоек

Стойка подвергается растяжению усилием, равным Q0 при закрывании задвижки, или сжатию усилием Q0/ при открывании. В стойках колонковой конструкции проверяются величины напряжений в сечении А-А и Б-Б (см. рис. 1.5.).

Напряжения в сечении А-А.

где- напряжение изгиба, МПа,

- напряжение растяжения, МПа.

В этих формулах - расчетное усилие вдоль шпинделя - берется по силовому расчету задвижки, Н

- площадь сечения, подвергаемая растяжению

расстояние от центра тяжести сечения тавра до оси B-B

- изгибающий момент в сечении А-А создаваемый усилиями образуемыми от крутящего момента и приложенными на наибольшем расстоянии от сечения А-А,

- момент сопротивления в сечении А-А (тавра)

В сечении Б-Б возникает напряжение изгиба, равное (условно)

 - плечо изгиба.

- момент сопротивления в сечении Б-Б

Проводим линейную интерполяцию для нахождения допускаемого предела текучести

В конечном итоге условие прочности проверяем по условию:

.4 Расчет шпинделя

Определяем материал шпинделя - Сталь 38Х2МЮА с азотированием

Расчет сечений, работающих на растяжение или сжатие, проводится по методу допускаемых напряжений. Расчет сечения ведется по формуле.

- расчетная нагрузка, Н

- минимальное рабочее сечение шпинделя с учетом отверстия под штифт.

,

- запас прочности для шпинделя

,

;

 (проводим интерполяцию)

Сечения, работающие на кручение, обычно рассчитываются по методу допускаемых напряжений:  - расчетный момент

 - допускаемые напряжения при кручении

Момент сопротивления при кручении с учетом отверстия под штифт:

Условие выполняется.

Дополнительно проверяем на прочность по срезу штифт, соединяющий шпиндель с тарелкодержателем. В качестве нагружающего усилия необходимо принять наибольшие усилия на шпинделе в начальный момент открывания Q0’:

Условие выполняется.

.5 Расчет крышки сальника

Крышка сальника

Рис. 3.2.

Крышка сальника работает только на изгиб. Конструкция крышки и ее расчетная схема представлена на рис.3.2. Принимаем геометрические размеры из [3]:

Расчетные формулы для крышки сальника:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте мы рассчитали и сконструировали запорную задвижку с приводной головкой. В последовательности расчетов были учтены все требования государственных стандартов и единой системы конструкторской документации. Задвижка как элемент трубопроводной системы удовлетворяет предъявляемым к ней требованиям в отношении прочности, коррозионной и эрозионной стойкости, удобства управления, гидравлической характеристики и т.д.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гуревич Д.Ф. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. Л.: Машиностроение, 1969. 837с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя: В 3т. М: Машиностроение, 1978.

3. Расчет и конструирование запорной задвижки с приводной головкой: Приложение к методическим указаниям по курсовому проектированию/ П.Н. Плотников. Екатеринбург: УГТУ, 1995. 27с.

4. Казанский Г.И. Методические указания по расчету зубчатых и червячных передач. Свердловск: УПИ, 1983.44с.

5.  Дунаев П.Ф. , Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для техн. спец. вузов.-6-е изд.,исп.-М.:Высш. Шк., 2000.-447 с., ил.