Автор работы: Пользователь скрыл имя, 31 Октября 2014 в 17:24, курсовая работа
Целью данной исследовательской работы является: изучение методики определения и работы раздачи в толстостенном цилиндре.
Данная работа состоит из введения, основного раздела, специальной части и заключения.
В специальной части приведена методика расчета интенсивности деформации, напряжений, работы, усилий.
Введение …………………………………………………………………… 4
1 Общая часть
1.1 Понятие о напряжениях и деформациях……………………. 5
1.2 Тонкостенные и толстостенные сосуды……………………… 8
2 Специальная часть
2.1 Основные уравнения для толстостенной трубы……………. 10
2.2 Определение перемещений и напряжений в толстостенном
цилиндре…………………………………………………………… 15
2.3 Механическая работа при изгибе листа…………………….. 19
Вывод…………………………………………………………………….. 21
Список литературы……………………………………………………... 22
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ФЕДЕРАНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНО ИСЛЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»
КАФЕДРА ТиО ОМД
На тему: Расчет энергосиловых параметров на прессе механической калибровки
в линии производства труб 1420 мм
Студент:
Руководитель работы
Нормоконтролер: ______________________________
Оценка выполнения курсовой научно-исследовательской работы________
______________________________
Выкса_________________2010__г.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»
Кафедра ТиО ОМД
ЗАДАНИЕ
на выполнение курсовой научно-исследовательской работы
Студенту группы ______________________________
Рассчитать энергосиловые параметры (ЭСП) на прессе механической калибровки в линии производства
труб диаметром 1420 мм
Содержание
Стр.
Введение …………………………………………………………………… 4
1 Общая часть
1.1 Понятие о напряжениях и деформациях……………………. 5
1.2 Тонкостенные и толстостенные сосуды……………………… 8
2 Специальная часть
2.1 Основные уравнения для толстостенной трубы……………. 10
2.2 Определение перемещений и напряжений в толстостенном
цилиндре…………………………………………………………
2.3 Механическая работа при изгибе листа…………………….. 19
Вывод…………………………………………………………………
Список литературы……………………………………………………
Введение
В настоящее время для калибровки труб большого диаметра используются прессы-расширители (эспандеры) которые калибруют сварную трубы методом раздачи внутренним гидравлическим давлением и последующим гидравлическим испытанием. Пресс гидромеханический для калибровки труб Ø 508...1420 мм, с толщенной стенки 7...50 мм и усилием 12 мн, методом раздачи, обеспечивает получение качественной продукции.
Условия эксплуатации пресса должны соответствовать изделию исполнения «0» и «УХЛЧ» категории 4.1 по ГОСТ 15150-69.
Условия эксплуатации электрооборудования по действующим правилам Госэнергонадзора.
Режим работы пресса - трехсменный. Техническое обслуживание пресса должны быть предусмотрено в незапланированное для работы время. Пресс обслуживается двумя рабочими.
Целью данной исследовательской работы является: изучение методики определения и работы раздачи в толстостенном цилиндре.
Данная работа состоит из введения, основного раздела, специальной части и заключения.
В специальной части приведена: методика расчета интенсивности деформации, напряжений, работы, усилий.
1 Общая часть.
1.1 Понятие о напряжениях и деформациях.
Внутренние силы, действующие в некотором сечении со стороны отброшенной части тела, можно привести к главному вектору и главному моменту[1]. Зафиксируем точку М в рассматриваемом сечении с единичным вектором нормали n. В окрестности этой точки выделим малую площадку ΔF. Главный вектор внутренних сил, действующих на этой площадке, обозначим через ΔP (рис. 1 а). При уменьшении размеров площадки соответственно
Рис.1. Композиция вектора напряжения.
а) вектор полного напряжения б) вектор нормального и касательного напряжений
уменьшаются главный вектор и главный момент внутренних сил, причем главный момент уменьшается в большей степени. В пределе при получим
Аналогичный предел для главного момента равен нулю. Введенный таким образом вектор рn называется вектором напряжений в точке. Этот вектор зависит не только от действующих на тело внешних сил и координат рассматриваемой точки, но и от ориентации в пространстве площадки ΔF, характеризуемой вектором n. Совокупность всех векторов напряжений в точке М для всевозможных направлений вектора n определяет напряженное состояние в этой точке.
В общем случае направление вектора напряжений рn не совпадает с направлением вектора нормали n. Проекция вектора рn на направление вектора n называется нормальным напряжением , а проекция на плоскость, проходящую через точку М и ортогональную вектору n, — касательным напряжением (рис. 1 б).
Размерность напряжений равна отношению размерности силы к размерности площади. В международной системе единиц СИ напряжения измеряются в паскалях: 1 Па=1 Н/м2.
При действии внешних сил наряду с возникновением напряжений происходит изменение объема тела и его формы, т. е. тело деформируется. При этом различают начальное (недеформированное) и конечное (деформированное) состояния тела.
Отнесем недеформированное тело к декартовой системе координат Oxyz (рис. 2). Положение некоторой точки М в этой системе координат определяется радиус-вектором r(х, у, z). В деформированном состоянии точка М займет новое положение М', характеризуемое радиус-вектором r' (х, у, z). Вектор u=r'—r называется вектором, перемещений точки М. Проекции вектора u на координатные оси определяют компоненты вектора перемещений и(х, у, z), v(х, у, z), w(х, у, z), равные разности декартовых координат точки тела после и до деформации.
Перемещение, при котором взаимное расположение точек тела не меняется, не сопровождается деформациями. В этом случае говорят, что тело перемещается как жесткое целое (линейное перемещение в пространстве или поворот относительно некоторой точки). С другой стороны, деформация, связанная с изменением формы тела и его объема, невозможна без перемещения его точек.
Рис.2. Композиция вектора перемещения
Деформации тела характеризуются изменением взаимного расположения точек тела до и после деформации. Рассмотрим, например, точку М и близкую к ней точку N, расстояние между которыми в недеформированном состоянии вдоль направления вектора s обозначим через (рис. 2). В деформированном состоянии точки М и N переместятся в новое положение (точки М' и N’), расстояние между которыми обозначим через s'. Предел отношения
называется относительной линейной деформацией в точке М в направлении вектора s, рис.3. Рассматривая три взаимно перпендикулярных направления, например, вдоль координатных осей Ох, Оу и Oz, получим три компоненты относительных линейных деформаций характеризующих изменение объема тела в процессе деформации.
Для описания деформаций, связанных с изменением формы тела, рассмотрим точку М и две близкие к ней точки N и Р, расположенные в недеформированном состоянии в направлении двух взаимно ортогональных векторов s1 и s2. Расстояния между точками обозначим через и (рис. 4). В деформированном состоянии положение точек обозначим через М', N' и Р'. Угол между отрезками M'N' и М'Р' в общем случае будет отличным от прямого. При , изменение угла между двумя ортогональными до деформации направлениями называется угловой деформацией. Как видно из рис. 4, угловая деформация складывается из двух углов и , связанных с поворотами отрезков M’N' и М'Р' 'в.плоскости, образованной векторами s1 и s2, относительно этих векторов. Если заданы три взаимно ортогональных вектора, направленных вдоль координатных осей, то имеются три угловые деформации , и , которые вместе с тремя линейными деформациями , и полностью определяют деформированное состояние в точке.
Рис.3. Композиция линейной деформации
Рис. 4. Композиция угловой деформации
1.2 Тонкостенные и толстостенные сосуды.
Основные особенности оболочек.
Большинство элементов инженерных сооружений, подлежащих расчету на прочность, может быть сведено к расчетным схемам либо стержня, либо оболочки[2].
Под стержнем, как уже указывалось ранее, понимается всякое тело, одно из измерений которого (длина) значительно больше двух других. До сих пор в основном рассматривались элементы конструкции, сводящиеся к этой схеме. Перейдем теперь к оболочкам.
Под оболочкой понимается тело, одно из измерений которого (толщина) значительно меньше двух других. Геометрическое место точек, равноотстоящих от обеих поверхностей оболочки, носит название срединной поверхности. Если срединная поверхность образует часть сферы, конуса или цилиндра, оболочку соответственно называют сферической, конической или цилиндрической. Геометрия оболочки определяется не только формой срединной поверхности.
Нужно знать также закон изменения толщины оболочки. Однако встречающиеся на практике оболочки имеют, как правило, постоянную толщину.
Осесимметричными, или просто симметричными, оболочками называются такие, срединная поверхность которых представляет собой поверхность вращения. Будем полагать в дальнейшем, что нагрузка, действующая на такую оболочку, также обладает свойствами осевой симметрии. Для таких оболочек задача расчета значительно упрощается. Получается это потому, что все внутренние силы для такой оболочки по дуге круга не изменяются и зависят только от текущего радиуса или длины дуги, измеренной вдоль образующей тела вращения. Для несимметричных оболочек распределение напряжений определять значительно сложнее.
К схеме осесимметричных оболочек сводится в основном расчет котлов, баков и вообще сосудов, нагруженных внутренним давлением. Понятно, что новая схема требует и новых подходов и воспользоваться теми приемами, которые разрабатывались ранее для стержня, здесь не представляется возможным.
Задача о расчете оболочек вращения наиболее просто решается в том случае, когда возможно принять, что напряжения, возникающее в оболочке, постоянны по толщине, и, следовательно, изгиб оболочки отсутствует. Теория оболочек, построенная в этом предположении, называется безмоментной теорией оболочек.
Если оболочка не имеет резких переходов и жестких защемлений и, кроме того, не нагружена сосредоточенными силами и моментами, то к ее расчету с успехом может применяться безмоментная теория. При наличии же перечисленных особенностей в местах крепления оболочки и в местах резких изменений формы возникают повышенные напряжения, обусловленные изгибным эффектом. Решение подобных задач более точными методами с учетом изгибающих моментов показывает, что зона повышенных изгибных напряжений остается в большинстве случаев весьма ограниченной, и поэтому на достаточном удалении от перечисленных особых областей определение напряжений может производиться по безмоментной теории. Определение же напряжений в указанных зонах требует особого исследования. Следует, наконец, отметить, что чем меньше толщина оболочки, тем ближе к действительности предполагаемый закон постоянства напряжений по толщине и тем более точные результаты дает безмоментная теория.
2 Специальная часть
2.1 Основные уравнения для толстостенной трубы.
Мы рассмотрели способы определения напряжений в осесимметринных тонкостенных сосудах, находящиеся под действием внутреннего давления. Основным условием применимости расчетных формул было требование тонкостенности[3]. Необходимо, чтобы толщина оболочки была существенно меньше других характерных размеров, например радиуса кривизны. Это позволяет считать напряжения равномерно распределенными по толщине и пренебрегать надавливанием между слоями оболочки.