Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Расчет центра тяжести и массы корпуса



Королев А.В.

 

Методические указания

К курсовой работе по дисциплине

“ Монтаж и наладка оборудования АЭС ”

для студентов специальности «Атомная энергетика»

Очной и заочной форм обучения

 

 

Одесса 2013

Министерство науки и образования Украины

ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Энергетический институт

Кафедра атомных станций

 

 

методические указания

к расчетно-графической работе по дисциплине

“ Монтаж и наладка оборудования АЭС ”

для студентов специальности «Атомная энергетика»

очной и заочной форм обучения

 

 

Утверждено

на заседании кафедры

атомных электростанций

Протокол № 5 от 05. 12. 2012 г.

 

Методические указания к расчетно-графической работе по дисциплине “Монтаж и наладка оборудования АЭС” для студентов специальности 7.09.05.06 «Атомная энергетика» очной и заочной форм обучения / Сост. А.В. Королев. – Одесса: ОНПУ, 2013. - 17 с.

 

 

Составитель: Королев А.В., докт. техн. наук, доц.

Рецензент Максимов М.В., докт. техн. наук, проф.

 

 

Содержание.

 

 

Введение..................................................................................................... 5

Расчет центра тяжести и массы корпуса...................................................... 7

Расчет на прочность и выбор каната....................................................... 10

Расчет проушины..................................................................................... 10

Расчет на прочность цапфы серьги......................................................... 12

Расчет элементов тяги............................................................................. 13

Расчет платика с цапфой приваренного к корпусу................................. 14

Рекомендуемая литература....................................................................... 16



 

Данная курсовая работа направлена на закрепление навыков проектирования и использования такелажного оборудования на монтаже тяжелого энергетического оборудования. В задачи КР входит: научить студента выполнять расчеты такелажно-монтажного оборудования используемого при монтаже основного и вспомогательного теплоэнергетического оборудования АЭС, составлять технологические карты монтажных операций и т.п.

 

Введение

 

Цель и задачи работы

Выполнение КР развивает навыки самостоятельной инженерной деятельности, готовит студентов к выполнению дипломной работы.

Основная задача КР по курсу " Монтаж и наладка оборудования АЭС " заключается в составлении и обосновании технологической карты монтажа, т.е. последовательности монтажных операций, расчету и выбору такелажной оснастки и устройств малой механизации для реализации монтажных операций, а также в соответствующем графическом представлении результатов работы.

Одной из самых сложных монтажíых операций выполняемых при монтаже основного оборудования АЭС является раскантовка корпуса реактора в транспортном коридоре и пронос корпуса через монтажный проем в центральный зал реакторного отделения. Аналогичная операция выполняется также с четырьмя парогенераторами и компенсатором давления, поэтому выбор такой задачи в качестве расчетно-графической работы представляется вполне закономерной.



Для выполнения заданной операции используется специальное такелажное оборудование: универсальная траверса, барабанная электролебедка или n-кратный полиспаст, а также канаты и специальные монтажные конструкции (проушина и силовая цапфа), что позволяет охватить практически все виды типовых расчетов, используемых при проектировании нестандартной такелажной оснастки.

При решении расчетно-графической работы студент обязан:

-разобраться в исходных данных;

-обосновать выбор последовательности операций по монтажу оборудования

(заданного в работе);

-обосновать выбор такелажной оснастки и средств малой механизации;

-cоставить и расчитать схему монтажных усилий, действующих в элементах оборудования при выполнении монтажных операций;

-рассчитать и сконструировать такелаж и основные узлы малой механизации;

-провести выбор такелажа и средств малой механизации по справочной литературе;

-выполнить чертежи поясняющие технологическую карту;

-выполнить чертежи рассчитанной такелажной оснастки.

 

Задание на курсовую работу

Объектом КР является основное и вспомогательное оборудование АЭС (реактор, турбоустановка, парогенератор, подогреватели, и другое оборудование 1 и 2-го контуров).

Студенту выдается задание со следующими основными исходными данными:

1. Тип или марка оборудования.

2. Основная такелажная оснастка и устройства малой механизации подлежащие расчету.

Дополнительные исходные данные, такие как: массогабаритные характеристики оборудования, штатное место установки оборудования, марка каната, вид и конструкция такелажной оснастки, места строповки оборудования, необходимые для выполнения проекта, выбираются студентом самостоятельно по справочной литературе.

Объем и содержание курсовой работы

КР состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части - чертежей и схем.



В расчетно-пояснительной записке обосновается выбор последовательности операций по монтажу оборудования, обосновать выбор такелажной оснастки и средств малой механизации, рассчитать центр тяжести монтируемого обрудования, рассчитать возникающие при монтаже оборудования статические нагрузки, определить оптимальные места строповки оборудования, а также монтажные узлы, используемые при раскантовке оборудования.

В расчетную часть записки обязательно должны входить расчеты:

— центра тяжести монтируемого оборудования;

— канаты и стропы, используемые в монтажной операции;

— приварные цапфы на платиках;

— приварной проушины под полиспаст;

— тягу, связывающую универсальную траверсу и цапфу;

— шестикратный полиспаст.

Графическая часть работы представлена 1 листом формата А1 на котором должны быть изображены:

1. Последовательность монтажных операций согласно задания и вариантов, расчетный график усилий при раскантовке.

2. Рабочие чертежи рассчитанных узлов такелажной оснастки и вспомогательных узлов, выполненные согласно ЕСКД.

 

Рассмотрим основные этапы расчета.

 

Расчет центра тяжести и массы корпуса

 

Расчет центра массы и центра тяжести корпуса тяжести начинают с разбивки корпуса на элементарные составляющие — обечайки и эллиптическое днище.

При этом следует помнить следующие основные правила: центра тяжести тел вращения находятся на оси вращения, центр тяжести прямоугольника и квадрата лежит на пересечении диагоналей, а треугольника – на пересечении медиан.

При наличии на корпусе патрубков целесообразно проверить равенство объема металла патрубка, объему отверстия в корпусе. В случае равенства этих параметров, можно считать, что обечайка не имеет патрубков.

D=4270мм

Рис.1. Кîðïóñ ðåàêòîðà

 

 

 

Рис. 2. Днище корпуса.

 

При расчете массы эллиптического днища полезно воспользаваться 2-й теоремой Паппа, при этом следует помнить, что объем эллипса равен (см. рис. 2):

а площадь центрального сечения эллипса равна: , где а и b – полуоси эллипса.

Порядок расчета центра тяжести днища корпуса следующий:

1. Определить вес (массу) полуэлипсоидов с полуосями (a,b) и {(a-d) и (b-d)}, где d - толщина стенки днища.

2. Определить вес днища через разность весов большого и малого полуэлипсоида.

3. Определить центра тяжести большого (т.1) и малого (т.2) полуэлипсоида.

4. Составить уравнение равновесия для составных частей днища (M, YC – соответственно вес и координаты центра тяжести), откуда определить центр тяжести днища (YC3), см. рис.2:

После нахождения центров тяжести всех составных частей корпуса, находим центр тяжести корпуса.

В общем случае, положение центра центра тяжести определяется в плане (по чертежу корпуса) по уравнению моментов [3].

Для этого накладываем на план конструкции координатную сетку (X,Y) и обозначаем координаты элементарных фигур (xi, yi). Координаты центра тяжести конструкции определятся из соотношений:

; , где М - вес всей конструкции.

Следующим этапом расчета является определение места приварки к корпусу платика с цапфой. При этом принимается, что усилие создаваемое лебедкой или полиспастом составляет 1% от веса монтируемого корпуса.

Для этого в плане рисуют эскиз корпуса с указанием расстояний до центра тяжести корпуса, до точки приварки монтажной проушины (в районе шва корпус - днище) и до точки приварки силовой цапфы. Составляют уравнение равновесия суммы моментов сил, создаваемых центром тяжести корпуса, тяги траверсы и тяги лебедки (полиспаста). Находим координаты точки приварки силовой цапфы и величину тягового усилия универсальной траверсы.

Далее выполняем соответствующие расчеты отдельных монтажных узлов и конструкций, задействованных в данной монтажной схеме.

Расчет на прочность и выбор каната

 

Нагрузка на канат определится из такелажной конструкции:

;

где Q - вес конструкции;

kn - коэф-т неравномерности распределения нагрузки на ветви стропа (0,75 при mc =4 и 1 при mc £ 3 );

mc - кол-во ветвей стропа (m = 1);

t - коэффициент ослабления несущей способности каната из-за особенностей его крепления к конструкции;

a - угол наклона ветви стропа к вертикали (принять 90о );

Площадь сечения каната определится по допускаемому напряжению (множитель 0,83 представляет отношение площади цельного прутка (стержня) к площади равнопрочного каната):

м2;

Тогда диаметр каната равен:

м;

Диаметр следует округлить до целого числа.

 

Расчет проушины

 

Диаметр отверстия в проушине выбирается исходя из диаметра цапфы серьги:

. мм.

Тогда ширина проушины равна:

.

Нагрузка, приложенная к элементу тяги, на который опирается цапфа, вызывает напряжение смятия. Под смятием понимают пла­стическую деформацию, возникающую на поверхности контакта. В расчетах на смятие, максимальное напряжение смятия на цилиндри­ческой поверхности равно:

; где — площадь проекции поверхности контакта на рассмотренную площадь.

Принимая отверстия как концентратор напряжений, уточним толщину bпроушины:

;

где — максимальное напряжение в ослабленном сечении.

 

Вид концентратора a
Отверстие dот/aот=0,1 — 0,33
Малое отверстие dот<<aот

 

Периметр (длина) сварочного шва которым проушина крепится к баку-каландру.

=2(2а+dотв)

Рассчитаем тавровый сварочный шов, с помощью которого проушина крепится к баку. Примем коэф-т условий сварки j=0,9. Тогда по условиям разрыва, минимальный размер катета шва равен:

Катет шва следует округлить до целого значение, но не менее 3 мм.

 

Расчет на прочность цапфы серьги

 

Цапфу можно рассматривать как балку, закрепленную одним концом и нагруженную силой Р, приложенной на расстояние l/2 от места крепления силовой цапфы (рисунок).

Расчет цапфы на изгиб:

. (1)

где Р- усилие действующее на цапфу;

l - длина цапфы;

W - момент сопротивления изгибу тела цапфы;

[s]- допустимое изгибающее напряжение для данного типа стали на изгиб.

 

Откуда диаметр цапфы равен: . (2)

 

Предельное давление выдерживаемое металлом цапфы равно:

,

где р — допускаемое удельное давление, МПа.

 

Условия работы и материал Удельное давление, МПа
Каленая сталь — каленый вкладыш 15 — 25
Сталь — сталь 13 — 20
Каленая сталь — бронза 9,0 — 15
Сталь — бронза 6,0 — 9,0
Мягкая сталь — бронза 7,0 — 5,0
Мягкая сталь — чугун 1,5 — 2,5
Чугун — бронза 2,0 — 3,0
Мягкая сталь — бакаут (дерево) 2,5

 

Расчет пустотелого шипа проводится также как и цельного, единственно меняются зависимость для момента сопротивления изгиба.

Из уравнений (1) и (2) получим:

(3)

Откуда или (4)

Таким образом, сначала определяем отношение l/d, а затем по формуле (2) диаметр цапфы.

 

Расчет элементов тяги

Стержень тяги рассматривается по допустимому растяжению:

где F=ab.

Диаметр отверстия выбирается исходя из диаметра цапфы:

мм.

 

Тогда .

Нагрузка приложенная к элементу тяги на который опирается цапфа вызывает напряжение смятия. Под смятием понимают пла­стическую деформацию, возникающую на поверхности контакта. В расчетах на смятие, максимальное напряжение смятия на цилиндри­ческой поверхности равно:

; где — площадь проекции поверхности контакта на рассмотренную площадь.

Принимая отверстия как концентратор напряжений, уточним толщину тяги:

;

где — максимальное напряжение в ослабленном сечении.

.

Вид концентратора a
Отверстие dот/aот=0,1 — 0,33
Малое отверстие dот<<aот

 

Расчет платика с цапфой приваренного к корпусу

Расчет проводится в следующем предположении:

1. Усилие приложено перпендикулярно плоскости платика.

2. Квадратная форма платика толщиной d рассчитывается как круглая, защемлен­ная по контуру:

 

(5)

где n = 0,35 — коэф-т Пуассона.

Необходимо также провести расчет пластины с концентратором напряжений на смятие:

. (6)

Решая совместно (5) и (6) находим d и D.

 

Расчет полиспаста

 

Полиспаст состоит из двух монтажных блоков (верхнего, крепящегося к какому-либо основанию и нижнего, снабженного крюком или прикрепленного к перемещаемой конструкции) и каната, специальным образом запасованного в полиспаст. Основными характеристиками полиспаста являются его грузоподъемность и кратность (m). Кратность полиспаста определяется количеством рабочих ветвей (всего в поперечном сечении полиспаста m-рабочих ветвей, и одна тяговая, идущая на лебедку).

Преимущественно применяют простые (одинарные полиспасты) с одной тяговой ветвью.

В расчет полиспаста входят выбор монтажных блоков, выбор каната по грузоподъемности и длине. Порядок расчета следующий:

1.Определяют усилие действующие на нижнюю подвижную блочную обойму:

где i - кол-во полиспастов;

b - угол между вертикалью и осью полиспаста;

Кн - коэффициент неравномерности распределения нагрузки между полиспастами (для сдвоенного полиспаста Кн = 1,2; для одинарного - Кн).

2.Выбирают верхнюю блочную обойму по усилию:

Рв = Кm × Рн ,

где Кm -коэф-т учитывающий кратность полиспаста, выбирается из ряда:

m ³6
Кm 1.5 1.25 1.1

 

3. Выбирают канат по усилию в тяговой ветви идущей на лебедку:

где m- число отклоняющих обойм,

h1,2 - соответственно КПД верхнего, нижнего блоков полиспаста и отводного блока (их количество равно n).

4.Определяют длину каната для оснащения полиспаста:

L = m (l1 + p D0) + l2 + l3 ,

где индексы 1,2,3 соответственно означают длины каната - между осями блоков, от полиспаста до лебедки и расчетный запас (»10м),

D0 - диаметр роликов блочных обойм.

5.Определяют общий вес полиспаста, как вес блоков и вес каната:

Mп = 2 Mбл + mk L,

где mk - удельный вес каната (кг/м).

6. Усилие в креплении верхней блочной обоймы:

Pk = Pн + Мп + Sп .

7. Выбор каната для стропа крепления верхней обоймы производится по разрывающему усилию (R):

R = Pk × k,

где k - коэф-т запаса для канатов.

 

При выполнении КР следует помнить, что строительные и монтажные нагрузки рассчитываються на силовые воздействия по методу предельных состояний, при котором конструкции перестают удовлетворять заданным требованиям. Поэтому допускаемые предельные напряжения в конструкции рассчитывают по временному предельному напряжению в стали, с учетом коэффициента запаса:

,

где sв — временное предельное напряжение в стали при 20 0С;

К — коэффициент запаса (К = 2,5).

 

 

Рекомендуемая литература

 

1. Монтаж оборудования АЭС/ В.В.Гирнис и др. - М.: Высшая шк., 1985.

2. Монтаж оборудования АЭС/ В.В.Гирнис и др. - М.: Высшая шк., 1990.

3. Королев А.В. Конспект лекций по курсу "Монтаж оборудования АЭС".

4. Колесниченко В.Г. Расчет металлических конструкций и приспособлений при производстве монтажных работ -К.: Будiвельнiк, 1981.

5. Васильев М.И. Монтаж вертикальных тяжеловесных аппаратов и конструкций - М.: Стройиздат, 1973.

6. Матвеев В.В. Примеры расчета такелажной оснастки.- М.: Стройиздат, 1970 (1974).

7. Никитин Н.В. и др./ Краткий справочник монтажника,- М.: Энергоиздат, 1983.

8. Справочник монтажника тепловых и атомных электростанций/под ред. В.П.Банника и Д.Я.Винницкого,- М.: Энергоиздат, 1981.

9. Ануфриев В.И. Справочник конструктора машиностроителя, том 1,2,3 — М.: Машиностроение, 1979.

10.Писаренко Г.С. и др., Сопротивление материалов. - Киев: Вища школа. 1986.

11.Тепловые и атомные электрические станции// под ред. В.А.Григорьева и В.М.Зорина - М.:Энергоиздат, 1982.

 

 

Учебное издание

Методические указания к расчетно-графической работе по дисциплине “Монтаж и наладка оборудования АЭС” для студентов специальности 7(8).09.05.06 «Атомная энергетика» очной и заочной форм обучения

 

Составитель: Королев А.В., д-р техн. наук, доц.

 

Под редакцией Королева А.В.

 

_____________________________________________________

Подписано к печати 5.12.02. Формат 60х84/16. Бумага ….

Печать офсетная. усл.печ.л. уч.-изд.л.

Тираж 100. Заказ №

______________________________________________________

 


Просмотров 951

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!