8.8.1. Механический расчет коллектора

с нажимными конусными фланцами

Ниже дается упрощенная методика, позволяющая получить удовлетворительные результаты для большинства практических случаев.

В предлагаемой методике механического расчета коллектора проводится проверка напряжений в наиболее опасных сечениях пластины, стяжных болтах и миканитовой манжете. Опасными сечениями коллекторных пластин являются сечения I—I II—II, III—III (рис. 8.58).

При расчете напряжений в сечениях I—I и II—II консольную часть пластины рассматривают как балку с заделанным концом, на которую действует распределенная нагрузка. Распределенная нагрузка создается двумя силами: центробеж­ной силой части пластины и радиальной составляющей силы арочного распора, которая возникает в результате сжатия пластин нажимными фланцами.

Рис. 8.58. К расчету коллектора

Консольные части пластины рассчитывают для изношенного коллектора. Радиальный износ можно принять до 20…40%(см. рис. 8.58).

Исходя из сказанного, напряжение изгиба в сечении I—I, Па, находится по формуле

, (8.115)

где — средняя толщина консольной части пластины, м:

;

здесь — толщина миканитовой прокладки; — число коллекторных пластин; — размеры, м, по рис. 8.57.

Центробежная сила , Н, определяется по формуле

, (8.116) где — радиус инерции консольной части, м;— масса выступа (консольной части), кг:

;

—площадь боковой поверхности выступа, м².

Радиальная составляющая силы арочного распора, Н,

. (8.117)

Давление между пластинами выбирают таким, чтобы обеспечить сжатие миканитовых прокладок, при котором они не имели бы возможности перемещаться радиально. Это давление может быть определено по эмпирической формуле, Па,

, (8.118)

где — диаметр коллектора, см.

Для сечения II—II напряжение подсчитывают аналогично (с учетом петушков). При расчете напряжения от растягивающих и сжи­мающих сил в сечении III—III, Па, уголок хвоста рассматривают как балку, заделанную в этом сечении и нагруженную сосредоточен­ной силой:

, (8.119)

где — толщина пластины в средней части хвоста, м:

;

—размеры, м, по рис. 8.58.

Центробежную , и радиальную составляющие силы арочного рассчитывают по (8.116) и (8.117). При этом вместо массы должна быть взята полная масса коллекторной пластины и вместо— расчетная площадь боковой поверхности пластины. Радиус инерции берется равным. Напряжения, ине должны превосходить 120 МПа. Напряжение сжатия в миканитовых манжетах, отнесенное к 1 м² площади прилегания манжеты к конусу с углом , находят по формуле

, (8.120)

где — по рис. 8.58.

Напряжение сжатия не должно превосходить 50 МПа.

Сжатые болты рассчитывают, исходя из осевого давления, которое должны создать нажимные шайбы.

Напряжение в болтах на растяжение, Па,

, (8.121)

где — диаметр болта, м;— число болтов.

Значение не должно превышать 300 МПа.

Когда фланцы стягивают кольцевой гайкой, проверяют напряжение на срез витков резьбы гайки от силы запрессовки, Па:

, (8.122)

Напряжение не должно быть более 80 МПа.

При нагреве коллектора возникают дополнительные напряже­ния вследствие неодинакового расширения меди и стали. Эти напряжения учитывают путем умножения найденных выше напряжений и коэффициент 1,1...1,2.

Пример. Исходные данные: м,м,м,м,м,м,59м,м,м,м,м²,м²,м²,м²,об/мин,м,м

Из (8.118)

Па.

Сечение I—I:

из (8.117)

Н;

м;

масса консольной части

кг;

радиус инерции консольной части

м;

центробежная сила по (8.116)

Н;

напряжение изгиба по (8.115)

Па.

Сечение II—II(с учетом петушков, рис. 8.58):

Н;

центробежную силу определяем для двух участков консольной части (Аина рис. 8.58):

кг;

Н;

кг;

Н,

где м — радиус центра тяжести петушков; напряжение изгиба по (8.115)

Па.

Сечение III—III: из (8.117)

Н;

м;

кг;

м;

центробежная сила по (8.116)

Н;

м;

Па;

напряжение сжатия в манжетах по (8.120)

Па;

напряжение на срез резьбы гайки по (8.122)

Па.

Коллектор имеет достаточную механическую прочность.