Расчет баллонов стенда
Толщина стенок баллона, м (сталь 10)
δр = 
,
где р – номинальное давление, МПа; р = 0,8 МПа. Принимаю запас прочности 1,25, тогда р = 1,25 · 0,8 = 1 МПа;
[σр] – допускаемое напряжение, МПа; [σр] = 21 · 107 МПа; [1]
Dвн – внутренний диаметр баллона, м; Dвн = 0,19 м.
δр = 
м.
δр < δ,
Принимаю δ = 0,5 см.
Расчет на прочность
σр = 
,
σр = 
МПа < [σр] = 21 · 107 МПа.
Так как напряжение на стенки баллона меньше допустимого напряжения, то толщина стенок баллона выбрана верно.
Расчет стенок медных трубок
Толщина стенок медных трубок (ГОСТ 617-72):
– наружный диаметр Dнар = 16 мм;
– толщина стенки S = 1 мм.
Трубы должны выдерживать испытание давлением, которое определяется по формуле
р = 
,
где Dв – внутренний диаметр трубки, м
Dв = Dнар – S,
Dв = 16 – 2 = 14 мм.
р = 
МПа.
Трубки испытывают меньшее давление, следовательно, подобраны верно.
Расчет на прочность стола испытательного по опасному сечению
Компрессор опирается на 4 уголка № 4 ГОСТ 8509- 93. По сортаменту [1] справочные величины уголка:
– ширина полки b = 40 · 10-3 м;
– толщина полки d = 5 · 10-3 м;
– радиус внутреннего закругления R = 5 · 10-3 м;
– радиус закругления полки r = 1,7 · 10-3 м;
– главный момент инерции относительно оси х Ix = 8,75 · 10-8 м4;
– главный момент инерции относительно оси у Iy = 2,3 · 10-8 м4.
Уголок работает как балка, шарнирно-опертая по концам (рисунок 2.1). Он нагружен равномерно-распределенной нагрузкой q.
Рисунок 2.1 – Распределение сил, действующих на уголок
Принимаем массу компрессора 300 кг. Пусть вес компрессора Q равномерно распределен по опорам, тогда
,
где l – длина уголка, м.
Н/м.
Наибольший изгибающий момент, Н · м
,
Н · м.
Вследствие симметрии сечения балки главные оси составляют углы 45° с направлением полок (рис. 2.2), следовательно
Мх = My = Mmax cos 45°,
Mx = My = 93,75 · 0,707 = 66,28 Н · м.
Угол α определяется формулой
,
где φ = 45°.
, α = 75,5 °.
Рисунок 2.2 – Расположение главных осей уголка
Опасными точками, наиболее удаленными от нейтральной оси, являются точки А и С.
Координаты точек А и С равны:
YА = АСcos45°,
YА = 0,04 · 0,707 = 0,02828 м,
YС = 0,
XА = YA – 
,
где Z0 – расстояние от центра тяжести уголка до наружных кромок, м; Z0 = 0,0489 м.
ХА = 
м,
XC = ,
ХС = 
м.
Напряжения определяются формулой
.
Для точки А напряжения от обоих изгибов представляют собой сжатие
Н/м2.
В точке С будет растяжение
Н/м2.
Материал уголка – сталь 3 пс, у которой предел текучести
σ т = 24 · 107 Н/м2. [1]
Запас прочности равен
n = 
,
n = 
.
Уголок является упором для электрокомпрессора, поэтому уменьшать размер профиля для уголка, а, следовательно, и запас прочности не рекомендуется.
Требования, предъявляемые к испытательному стенду компрессора
Баллоны должны соответствовать Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (МАПМГПАМ – 5.01.98).