Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей (1049215), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Если этот угол мал, то деформации нарастают быстро, что следует рассматривать как недопустимое явление. Принято в качестве предельной определять такую точку, в которой тангенс угла наклона касательной тя аз равен !/2 его наибольшего значения (тяа,) на участке П1 (см.рис. 9 7,точкаР) ! 77 напротив, характерно большое изменение деформации при возрастании давления р, Рассмотрим причины такого поведения оболочек. Для участг ка 1 характерно малое значение давления рю поэтому оболочки нагружены в основном усилиями от разности температурных расширений. Внутренняя оболочка, как более нагретая, прн этом сжата, а наружная растянута, Ф но напряжения в ней не превышают предела текучести о' . Поэтому конструкция имеет высокую сопротивляемость приложенным нагрузкам, следствием чего является большой угол наклона кривой к осн абсцисс на данном участке, На участке П давление рг выше, чем на участке 1.
Под суммарным действием давления рг и температурного усилия напряжения в нагруженной оболочке становятся выше предела текучести. В то же время во внутренней оболочке температурные напряжения сжатия по-прежнему превы. шают силовые растягивающие напряжения, Поэтому внутренняя оболочка не подкрепляет наружную, а создает дополнительные усилия на нее, В этой связи для участка П характерна пониженная сопротивляемость конструкция приложенным нагрузкам, отсюда и малый угол наклона кривой к оси абсписс. Для участка П1 характерно то, что в связи с ростом давления р г силовые растягнвающие напряжения во внутренней оболочке становятся выше температурного напряжения.
Поэтому внутренняя оболочка начинает работать как элемент, воспринимающий часть усилия от давления р,.; сопротивляемость конструкции приложенным нагрузкам опять возрастает. На данном участке напряжение во внутренней оболочке не превышает предела текучести о', что является еще одним фактором, обеспечиваюо,з щнм высокую сопротивляемость конструкции приложенным нагрузкам. На участке !1г в связи с дальнейшим ростом давления напряжения во внутренней оболочке становятся выше предела текучести. Напряжение в наружной оболочке превышают предел текучести о ' уже начиная с участка П, Поэтому сопротивляемость конструкции начинаег резко падать, т.е.
достигается предельная несущая способность. В конечном итоге расчет сводится к определению коэффициента запаса по общей несущей способности, который представляет собой отношение Допустимое значение коэффициента запаса по общей несущей способности л = 1,2...1,5. В случае невыполнения условия прочности необходимо изменить толщину наружной оболочки или использовать другой материал для ее изготовления. Ручной расчет по описанной методике довольно трудоемок, однако использование ЭВМ позволяет резко сократить трудоемкость вычислений и повысить их точность. 9.4.МЕСТНАЯ ПРОЧНОСТЬ КОРПУСА КАМЕРЫ ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ Рассмотрим нагрузки, приложенные к внутренней и наружной оболочкам камеры на участке между двумя соседними связями. На режиме гидроопрессовки (рис.
9.8, а, б) оболочки подвержены действию давления гидропрессовки рж, в то время как давление газов рг внутри камеры отсутствует, а оболочки н связи остаются холодными. Таким образом, для данного режима характерны высокий перепад давлений на оболочках и существенное нагружение связей растягивающнмн усилиями. На рабочем режиме на оболочки действуют (рис.
9.8, в) давление охлаждаемой жидкости рж в межрубашечном пространстве и давление со стороны газов рг при одновременном температурном воздействии, в результате которого средняя температура внутренней оболочки г' может достигать О 00...600 С, а средняя температура наружной оболочки г" составит 150 ...200 'С.
На поведение оболочек под нагрузкой на участке между двумя соседними связями существенное влияние оказывает расстояние между ними, что необходимо учитывать при составлении расчетной схемы. С этой точки зрения различают и од к р е пленные и связанные обол очк и, причем последние разделяются на оболочки с р е д к и м и и ч а с т ы м и с в я э я м и, В подкрепленных оболочках расстояние между подкрепляющими кольцами настолько велико, что оболочки в промежутках между ними находятся в основном в безмоментном состоянии. В цилиндрической оболочке (рис.
9.9 зона краевого эффекта распространяется на рас. стояние не более 2 ч7АА. Таким образом, подкрепленными следует считать оболочки, для которых выполняется условие ! > 4ч/Яй, где ! — Расстояние между соседними подкреплениями. С уменьшением расстояния между подкреплениями большие изгибные деформации оболочки полностью охватывают весь пролет.
Как показывают расчеты, такое поведение связанных оболочек является преобладающим при условии, что расстояние между двумя соседними связями лежит в пределах 48 ~1 < 4 71!» . Соответствующие связи в оболочках принято считать редкими. Примерами конструктивного исполнения редких связей являются проволоки круглого нли прямоугольного сечения (лапшины), припаянные к оболочкам, и точечная сварка через выштамповки в наружной оболочке.
178 Рнс. 9.8. Расчетные схемы связанных оболочек: б» а, б — на режнме гндронреесовкн; в — на рабочем режиме Рнс. 9.9. Распределение напряжений в подкрепленной цилиндрической оболочке При дальнейшем уменьшении расстояния между связями (! ( 48) изгибная жесткость подкрепленного участка оболочки становится очень большой и преобладающими местными напряжениями в оболочках следует считать напряжения среза. Применяемые в камерах современных двигателей фрезерованные ребра и гофровые проставки обеспечивают частые связи между оболочками, что требует использования в практике пр ке проектирования соответствующихметодоврасчета. МЕСТНАЯ ПРОЧНОСТЬ КОРПУСА ПРИ ЧАСТЫХ СВЯЗЯХ В оболочках с частыми связями ширина оболочки значительно меньше ее длины, поэтому расчетная схема принимается в виде балки единичной длины, жестко защемленной по краям и нагруженной равномерно распределенным давлением (см.
рис. 9.8) . Существенной особенностью оболочек с частыми связями является пренебрежимо малая величина изгибной деформации участка оболочки между соседними связями под действием перепада давлений. Нарушение местной прочности корпуса в этом случае может происходить в результате отрыва связей в местах их спея с оболочками, разрыва связей нли среза оболочки в местах ее соединения со связями. Поэтому при расчете местной прочности следует дать оценку прочности по каждому из перечисленных факторов разрушения. 179 Прочность сная.
На рабочем режиме под действием перепада давлений Рж и Рг свЯзи РастЯгиваютсЯ, и в местах спаа возникают напРЯжениЯ отрыва о р Напряжение о р может быль определено из равенства внешнего и внутреннего погонных усилий в месте сная: остр с =Рж ! Р„! (9.8) где с — ширина спал; ! — шаг между связями. Из (9.8) получаем рж рг! нотр (9.9) Условие прочности места сная на отрыв записывается следующим образом: в л = — >и в.сп отр А! ' встр г ео' где о,„— предел прочности сная при рабочей температуре, "лл! — нормативный коэффициент запаса прочности.
В случае режима гидроопрессовки необходимо в формуле (9.9) поло. жить Давление Рг = О,а Давление Р. опРеДелЯть как Давление гИЦРоопрессовки. Прочность связей. Под действием давления в межрубашечном пространстве в связях реализуется двухосное напряженное состояние с компонентами о и о, причем о — напряжение растяжения связи, а о нап ряжение сжатия, нормальное к боковой поверхности связи. Так же, как ж р сж и при расчете сная, напряжение о определяется из равенства внешнего и Р внутреннего усилий в связи. Для ребер рж! — Р ж г Р (9.10) где ! — толщина ребра; для гофрированных проставок рж рг! о,= 2зсозе где г — толщина гофра; д — угол наклона гофра (см.рис.98,б). Напряжение о = Р Условие прочности связей записывается следующим образом: в л= — )и а.
Лl ' ! 180 где о — предел прочности материала связи при рабочей температуре; в о — интенсивность напряженного состояния в связи, равная ! Тогда напряжение среза ! — или т =0,5(Р— Р ) ср ср ь' ж г (9,11) Запас местной прочности в оболочке в этом случае Ф ! г В и где !г — коэффициент, учитывающий ослабление материала при его работе на срез (!г = 0,8); о' — предел прочности материала внутренней оболочг ' ' в ки с учетом нагрева. Для режима гидроопрессовки следует принимать р, = 0 и считать рассчитываемую оболочку ненагретой. МЕСТНАЯ ПРОЧНОСТЬ КАМЕР ТРУБЧАТОЯ КОНСТРУКЦИИ Камера трубчатой конструкции представляет собой набор профилированных трубок с сечением, близким к прямоугольному, спаянных между собой по боковым стенкам.
Толщина таких трубок значительно меньше, чем толщина оболочек камер с ребрами или гофрированными проставками. Расчет местной прочности таких конструкций сводится к расчету неподкрепленных участков трубок. Стенка трубки подвержена перепаду давлений Ьр = р — р„(рис, 9 10) и при высокой пластичности материала прогибается и принимает форму, близкую к цилиндрической.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
