Критерии прочности и работоспособности оборудования. Обоснование метода расчёта

Способность оборудования выполнять заданные функции при воздействии на него внешних и внутренних сил, определяется работоспособностью в данных условиях составляющих его элементов и частей. Отказы деталей и сборочных единиц могут возникать по причине недостаточной прочности, жесткости, устойчивости, выносливости или виброустойчивости. В зависимости от того, каким требованиям должна отвечать деталь, прочностной расчет этой детали должен производиться в соответствии с установленными критериями прочности и работоспособности. Например, потеря работоспособности аппарата, имеющего быстроходную пропеллерную мешалку, расположенную в циркуляционной трубе, может произойти вследствие поломки вала либо недопустимого прогиба вала, при котором мешалка будет касаться стенки трубы, либо вследствие совпадения частоты вращения вала с частотой его собственных колебаний. Следовательно, вал данного аппарата должен отвечать требованиям прочности, жесткости и виброустойчивости. Соответственно этому, прочностные расчеты вала должны включать: расчет вала на статическую прочность при воздействии на него изгибающего и крутящего моментов; расчет вала на жесткость; расчет вала на виброустойчивость. Корпус колонного аппарата, расположенного на открытой площадке, должен обладать необходимой прочностью при воздействии внутреннего давления, а также обладать устойчивостью для исключения смятия при воздействии ветровой нагрузки. Из вышеизложенного следует, что любой прочностной расчет должен содержать анализ работоспособности элементов конструкции и установление критериев прочности. Полный расчет на прочность оборудования включает прочностные расчеты всех нагруженных элементов и соединений, поэтому критерии прочности и работоспособности должны быть составлены для всех нагруженных основных элементов. Для многих типовых деталей и сборочных единиц оборудования критерии прочности и работоспособности приведены в справочной литературе и нормативных документах. Сведения по данному разделу рекомендуется представлять в виде таблицы, форма которой приведена в Приложении 3.

Следующим этапом расчета (после установления критериев прочности и работоспособности элементов оборудования) является выбор и обоснования методов расчета. Следует отметить, что разработка метода расчета той или иной детали представляет собой сложную и трудоемкую задачу. Однако, для большинства типовых элементов оборудования имеются разработанные методы расчета, которые приводятся в учебной, справочной литературе и нормативных документах. Исполнитель расчета, в первую очередь, должен обратиться к нормативным документам и установить имеются ли ГОСТы, ОСТы, РТМ, регламентирующие требуемый расчет. Если таковой имеется необходимо им воспользоваться, а в случае отсутствия обратиться к руководителю. При выборе метода расчета необходимо убедиться, что характер работы и условия нагружения детали соответствуют требованиям, изложенным в литературе. Как правило, для каждого метода расчета в литературе приводятся сведения об условиях применимости расчетных формул. Поэтому, в данном разделе пояснительной записки студентам необходимо показать, что выбранные ими методы расчета соответствуют решаемым задачам, а также выполняются все условия и границы применения, которые установлены для этих методов.

Расчёт элементов и соединений оборудования на прочность

В этом разделе приводятся все расчеты, которые произвел студент при выполнении курсовой работы. Следует отметить, что число расчетов определяется числом критериев прочности и работоспособности, установленных для оборудования. Расчеты на прочность по каждому критерию оформляются в следующем виде. Вначале приводится поясняющая запись, в которой указывается для какого элемента (соединения) конструкции и по какому критерию прочности, выполняется расчет. Например: " Расчет вала перемешивающего устройства на виброустойчивость" [3, с.45]. В квадратных скобках в конце поясняющей записи указываются номер источника информации и страница, где изложен соответствующий метод расчета. После поясняющей записи должна следовать расчетная формула, представляющая собой математическую запись критерия прочности (работоспособности). Непосредственно после формулы приводится подстановка в формулу численных значений всех входящих в неё величин. Затем следует результат расчета с размерностью. Промежуточные расчеты не приводятся с целью упрощения текста. Если, по мнению студента, промежуточные или вспомогательные расчеты необходимы, то их следует разместить в приложениях, а в тексте сделать соответствующую ссылку. После этого дается расшифровка содержащихся в формуле обозначений и приводится расчет всех неизвестных величин. Расчет неизвестных величин также начинают в записи расчетной формулы, затем следует подстановка численных значений в расчетную формулу и дается конечный результат вычислений. Расшифровка обозначений должна включать обозначение и наименование величины, ее численное значение, размерность и ссылку на литературу из которой взяты численные значения. Например: «где: β ₄ – коэффициент формы, рассчитываемый по формулам, приведенным в справочнике [4, с.59], в зависимости от соотношения толщины стенки аппарата и стенки штуцера». Далее приводится расчет величины коэффициента β ₄ При большом количестве величин, входящих в расчетную формулу, расшифровку обозначений целесообразно оформлять списком (см. Приложение 2).

При оформлении данного раздела пояснительной записки студентам рекомендуется придерживаться следующих правил:

– формулы и расчеты следует располагать в порядке " от общего к частному";

– формулы и расчет нельзя отделять друг от друга, т.е. за расчетной формулой сразу должен следовать расчет искомой величины;

– если в расчетной формуле содержатся неизвестные, которые тоже определяются расчетом, их величины определяются предварительно (в черновых расчетах), и при чистовом оформлении раздела эти величины представляются как известные. Каким образом были определены неизвестные величины, показывается в нижеследующих расчетах;

– если поясняющие и дополнительные расчеты являются громоздкими, их целесообразно вынести в приложения.

Выводы и предложения

Итогом прочностного расчета оборудования являются выводы о достаточности либо недостаточности прочностных характеристик элементов и соединений конструкции, а также предложения по повышению прочности тех составных частей, которые не обладают необходимой несущей способностью. Вполне вероятной может оказаться ситуация, когда конструкция в целом либо ее отдельные части обладают избыточной прочностью для заданных условий применения оборудования. Как правило, это происходит вследствие неправильного выбора исполнительных размеров элементов оборудования (часто толщины стенки). Как следствие чрезмерно возрастает материалоемкость и стоимость оборудования. Считается достаточным, если сосуды и аппараты обладают 20%...30% запасом по толщине стенки. Поэтому, не приемлемо назначать исполнительную толщину стенки корпусных элементов превышающую расчетную (с учетом коррозии и эрозии) более чем в 1, 3 раза.

Если элементы оборудования не обладают достаточной прочностью, то необходимо пояснить, по какому критерию эти элементы не могут быть признаны работоспособными. В этом же разделе студентам следует обосновать наиболее рациональные (с их точки зрения) пути увеличения прочности деталей и сборочных единиц оборудования. Не исключено и то, что в выводах исполнитель расчета отметит те нерешенные задачи и непреодолимые трудности, с которыми он столкнулся в курсовой работе.

 

Список использованной литературы

В этом разделе пояснительной записки приводится список литературы, на которую имеются ссылки в тексте. Библиографические описания источников следует располагать в порядке появления ссылок в тексте. Сведения о книгах включают: фамилии, инициалы авторов (если их более трех, то приводятся данные о первых трех авторах, за которыми следует запись " и др." ); заглавие; место издания; издательство; год издания и количество страниц. Сведения о статье из периодического издания включают: фамилии и инициалы авторов (первых трех); заглавие статьи; наименование издания (журнала); наименование серии (если таковая имеется); год выпуска; том и номер издания (журнала); страницы, на которых помещена статья. Сведения о нормативных материалах (ГОСТах, ОСТах и др.) включают обозначение и наименование материала, название организации составителя.

В полном объеме правила составления библиографического описания приведены в ГОСТ 7.1-2003 " Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления".

ТРЕБОВАНИЯ ПО ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Пояснительная записка курсовой работы оформляется в соответствии с действующими правилами и нормами оформления текстовых документов, которые приведены в ГОСТ 2.105-72 " Основные требования к текстовым документам". Записка оформляется на стандартной писчей бумаге формата А4 (210× 297мм). Термины, определения и буквенные обозначения должны соответствовать установленным стандартам, а при их отсутствии - рекомендациям Комитета научно-технической терминологии Академии наук РФ (в сборнике по отраслям). С общепринятой терминологией и обозначениями физических величин можно ознакомиться по соответствующим справочникам и учебной литературе [3, 4]. В тексте не рекомендуется: применять иностранные слова и термины при наличии равнозначных русских; сокращать обозначения единиц измерения, если они употребляются без цифр; произвольно сокращать слова, кроме общепринятых; заменять слова буквенными символами; использовать математические знаки " минус", " меньше", " больше", " равно", " неравно", " параллельно", " перпендикулярно", " приближенно" и др. без цифровых величин. Разделы и подразделы текста должны иметь наименования, соответствующие оглавлению. Переносы слов в заглавиях не допускаются, точка в конце заголовка не ставится. Все буквенные обозначения величин должны соответствовать ГОСТ 1494-77. Формулы и расчетные выражения нумеруются в порядке их расположения. Ссылки на формулы в тексте даются в круглых скобках. Все входящие в формулу символы и коэффициенты должны быть расшифрованы с указанием единиц измерения. Единицы измерения должны соответствовать ГОСТ 8.417-81 (СТ СЭВ 1052-78). Графические материалы (чертежи, эскизы, схемы, графики) должны выполняться в соответствии с требованиями ЕСКД.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

5.1. Учебная литература

1. Вихман, Т. П. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов / Т.П. Вихман, С.А. Круглов // Учебник для студентов вузов. Изд. 2-е перераб. и доп., М.: Машиностроение, – 1978. – 328с.

2. Гусев, Ю. И. Конструирование и расчет машин химических производств / Ю.И. Гусев, И.Н. Карасев, Э.Э. Кольман-Иванов и др. М.: Машиностроение, – 1985. – 408с.

3. Михалев, М. Ф. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств: Примеры и задачи. Учебное пособие для студентов втузов/ М.Ф. Михалев, Н.П. Третьяков, А.И. Мильченко и др.- под общей ред. М.Ф. Михалева. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд, – 1984 – 301с.

 

5.2. Справочная литература

1. Смирнов, Т. Т. Контруирование безопасных аппаратов для химических и нефтехимических производств / Т. Т. Смирнов, А.Р. Толчинский, Т.Ф. Кондратьева. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, – 1988. – 303с.

2. Лащинский, А. А.Основы конструирования и расчета химической аппаратуры / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский // Справочник, 3-е изд., стереотипное. М.: ИД «Альянс», – 2008. – 752с.

3. Лащинский, А. А. Конструирование сварных химических аппаратов / А.А. Лащинский // Справочник, 2-е изд., перепечатка с 1981г. М.: ИД «Альянс», – 2008. – 384 с.

4. Тимонин, А. С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования / А.С. Тимонин // Справочник в 3^х томах, – Калуга, –2006.

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться: