Разработка функциональной схемы энергосилового блока ЭРДУ, страница 11

Для присоединения анода к магнитопроводу конструкцией предусмотрены три шпильки. Для точности установки шпилек на анод, в месте их присоединения на корпусе анода сверлением сделаны глухие отверстия диаметром 1 мм и глубиной 2 мм. А на шпильках сделаны специальные выступы соответствующего диаметра и глубины. Установив шпильки в необходимые места, они привариваются к корпусу анода аргонно-дуговой сваркой.

5  ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ ОТДЕЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ СПРОЕКТИРОВАННОГО УЗЛА

5.1  Расчет на прочность диэлектрической камеры СПД

Камера является элементом СПД, который работает длительное время в условиях высоких температур и температурных градиентов. Целью данного расчета является нахождение запаса прочности диэлектрической камеры. Для нормальной работы, коэффициент запаса прочности должен быть не менее 1,1…1,2.

Диэлектрическая камера имеет форму тора со стенкой небольшой толщины.

Для проведения расчета введем некоторое условное упрощение. Соединение цилиндрической оболочки камеры с основанием будем считать абсолютно жестким.

Расчетная схема будет иметь вид:

Рис. 5.1 – Расчетная схема диэлектрической камеры.

Зададимся исходными значениями для расчета:

материал камеры – алунд (Al₂O₃);

;

;

L = 58 мм;

h = 6 мм;

r = 58.75 мм;

Деформация оболочки при тепловом нагружении:

(5.1)

Упругая деформация оболочки при наложении жестких связей

(5.2)

Температура по длине оболочки распределяется по квадратичному закону:

(5.3)

Из условия при  , при    получаем значения , .

Рис. 5.2 Распределение температуры по длине оболочки.

Для расчетов используем уравнение для градиент температуры (рис. 5.3):

(5.4)

Рис. 5.3. Градиент температуры по длине оболочки.

Если бы камера не устанавливалась в корпус, то ее деформация была бы равна деформации свободной оболочки:

(5.5)

Так как оболочка заделана, то деформируем ее конец на величину  и находим, какое усилие  и момент  - реакции в месте заделки, которые необходимо приложить. Для этого решаем систему уравнений:

(5.6)

с граничными условиями :

;	(5.7)
	(5.8)
	(5.9)

После решения выходит:

	(5.10)
	(5.11)

Величину  можно определить с выражения:

(5.12)

(5.13)

Находим искомую деформацию:

(5.14)

(5.15)

Находим вторую производную от упругой деформации:

(5.16)

Находим напряжения в оболочке от изгиба:

(5.17)

Окружные напряжения в оболочке можно найти по формуле:

(5.18)

(5.19)

Величина запаса прочности оболочки определяется как:

(5.20)

Знаменатель в формуле – это обобщенное напряжение в оболочке, находится по формуле:

(5.21)

Для расчетов используем программу, написанную на системе Mathcad, все результаты расчетов приведены в приложении 1. Строим графики зависимости распределения окружных напряжений по длине оболочки, напряжения в оболочке от изгиба, окружные напряжения в оболочке, обобщенные напряжения в оболочке.

Рис. 5.4. График зависимости распределения окружных напряжений по длине оболочки.

Рис 5.5. Напряжения в оболочке от изгиба.

Рис. 5.6. Окружные напряжения в оболочке.

Рис. 5.7. Обобщенные напряжения в оболочке.

Как видно из рис. 5.7, максимальное  возникает при :

 МПа

Для материала алунд , поэтому коэффициент запаса прочности равен:

(5.22)

Расчет показывает, что спроектированная камера удовлетворяет прочностным требованиям

Полученное значение коэффициента запаса длительной прочности весьма велик. Это значит что толщина камеры может быть уменьшена и это не повлияет на ее прочностные характеристики.