Расчет на прочность котла

В соответствии с «Нормами…» котел рассчитывается на прочность при первом и третьем расчетном режиме.

Сочетание нагрузок, действующих на прочность при первом и третьем расчетном режиме, определяется в соответствии с таблицей 2.3 «Норм…».

При расчете по первому расчетному режиму принимается следующее сочетание нагрузок действующих на котел:

сила тяжести жидкости;

сила тяжести котла;

сила инерции котла;

давление от гидроудара, прикладывается по линейному закону, от максимального значения на одном днище до нуля на другом;

рабочее давление в котле (0,15 МПа).

Величина максимального давления от гидроудара определяется отношением силы инерции жидкости к площади вертикальной проекции днища

, (1)

где Nu

- cила инерции жидкого продукта, определяется по формуле

,

(2)

где N - продольная сила удара, приложенная к автосцепке вагона - равная при I режиме( удар)- - 3.5МН, при III режиме - 1.0 МН,

Подставив значения величин в формулы (1) и (2), получим:

1) для первого режима удар

МН.

МПа.

2) для третьего режима

МН.

МПа

Сила инерции котла определялась путем приложения к конечно-элементной модели котла ускорения определяемого по формуле

,

(3)

где mбр- масса вагона с грузом (94 т).

Подставляя данные, в формулу 3 получаем, что величина продольного ускорения котла, при первом расчетном режиме, составляет 37,23 м/с2.

При расчете по третьему расчетному режиму принимается следующее сочетание нагрузок действующих на стойку:

сила тяжести жидкости;

сила тяжести котла;

сила инерции котла;

давление от гидроудара, прикладываемое по линейному закону, от максимального значения на одном днище до нуля на другом;

рабочее давление в котле;

вертикальная динамическая сила, определяется умножением силы тяжести груза и веса котла на коэффициент вертикальной динамики, для котла вагона-цистерны.

Коэффициент вертикальной динамики в соответствии с «Нормами…», определяется по формуле

, (4)

где - среднее вероятное значение коэффициента вертикальной динамики;

- параметр распределения, согласно «Нормам…» принимается равным 1,13;

- доверительная вероятность, с которой определяется коэффициент вертикальной динамики;

Среднее вероятное значение определяется по формуле

, (5)

где - коэффициент, равный для элементов кузова 0,05;

- коэффициент, учитывающий влияние числа осей n в тележке под одним концом экипажа, определяется по формуле

; (6)

V – конструкционная скорость движения, м/c;

- статический прогиб рессорного подвешивания, м. Для тележки модели 18-100 принимается равный 0.05.

Подставляя данные в формулу (3) получаем коэффициент вертикальной динамики равный 0.341.

При нагружении котла испытательным давлением учитывался вес жидкости и котла. Величина испытательного давления принимается согласно техническим условиям Ри= 0,55 МПа.

В результате расчета были получены напряжения, возникающие в котле при первом, третьем и испытательном расчетных режимах.

Максимальные эквивалентные напряжения в котле при всех расчетных режимах возникают в зоне фасонных лап и выштамповки нижнего листа, и составляют для первого режима (удар) 320 МПа, при допускаемых 325 МПа. Для третьего расчетного режима максимальные напряжения составили порядка 168 МПа, при допускаемых 195 МПа. Для испытательного режима максимальные напряжения составили порядка 263 МПа, при допускаемых 292 МПа. Боле подробно уровни напряжений в различных зонах котла при различных режимах расчета приведены в таблицах 1-3.

Таблица 1 Максимальные напряжения в различных зонах котла при при нагружении конструкции испытательным давлением

Другое по теме:

Сортировка транзитных контейнеров
Как правило, при сортировке транзитных контейнеров только часть их выгружается из вагона на контейнерную площадку, а «ядро» остаётся в вагоне. Доля сортируемых контейнеров ( ) от общего количества контейнеров в вагоне чащ ...

Расчёт приведённой интенсивности движения
Для оценки реальной загрузки перекрестка транспортом пользоваться абсолютным значением интенсивности некорректно, поскольку при этом не учитывается состав транспортных потоков (ТП). Состав ТП характеризуется соотношением в нем транспортны ...

Взаимодействие шагающего колеса с поверхностью дороги
Колеса транспортных средств и опорная поверхность дороги всегда должны быть в контакте и взаимодействовать в зависимости от веса экипажной части. В точке контакта возникает реакция «действие и противодействие взаимодействующих тел». Поэто ...