СКҚ-ны циклдік жүктемеге есептеу

ШҰ СҚ -ның жұ мыс істеу кезінде СКҚ -ғ а циклдік жү ктемелер ә сер етеді. Осығ ан байланысты қ ұ бырлар жону жү ктемесі мен тө зімділікке тексеріледі.

Қ ұ бырдағ ы циклдік жү ктеме, штанганың жоғ арғ ы жү рісі кезіндегі сұ йық бағ анасының бө лігі плунжермен қ абылданады да, ал тө менгі жү рісі кезінде – толығ ымен қ ұ бырлардың ө зімен қ абылданады.

Осығ ан қ арай, қ ұ бырдағ ы максималды жү ктеме штанганың тө мен жү рісі кезінде, минималды мә ні – жоғ арғ ы жү рісі кезінде болады:

Р_{max қ ұ б}= Р_{қ ұ б.с}+ F_{қ ұ б.і} Р_и+ Р_ƒ.т;

Р_{min қ ұ б}= Р_{қ ұ б.с}+(F_{қ ұ б.і} - F) Р_и - Р_ƒ.ж, (4.75)

мұ ндағ ы, Р_{қ ұ б.с} – динамикалық дең гей астына батырылғ ан қ ұ бырдың салмағ ы; F_{қ ұ б.і} – қ ұ бырдың ішкі каналының қ имасының ауданы; Ғ – плунжердің кө лденең қ имасының ауданы; Р_и – сұ йық тық бағ анының қ ысымы; Р_ƒ.т, Р_ƒ.ж – сә йкесінше штанганың тө менге жә не жоғ арығ а жү рісі кезіндегі ү йкеліс кү штері. Оның мә ні сұ йық тағ ы штанга салмағ ының 3%-на тең деп қ абылданады.

Қ ұ бырдағ ы сұ йық бағ анының қ ысымы:

Р_и= L_с ρ _c g, (4.76)

мұ ндағ ы, L_с – сораптың тү сіру терең дігі; ρ _с – сұ йық тың тығ ыздығ ы.

Негізгі жазық тық тағ ы бұ рандалы байланыстағ ы қ ұ бырдың жоғ арғ ы қ имасындағ ы максималды жә не минималды кернеулер есептеледі:

σ _max= Р_{max қ ұ б} / Ғ _б; σ _min= Р_{min қ ұ б}/ Ғ _б, (4.77)

мұ ндағ ы, Ғ _б – негізгі жазық тық тағ ы бұ рандалы байланыстағ ы жоғ арғ ы қ ұ бырдың кө лденең қ имасының ауданы. Қ абырғ алы сынақ нә тижесі бойынша симметриялы цикл (σ _-1) кезінде қ ұ быр материалының тө зімділік шегін біле тұ ра, циклдік жү ктеменің беріктік қ орын анық таймыз:

n= σ _-1 / (k_σ )_dσ _a+φ _σ σ _m. (4.78)

мұ ндағ ы, σ _-1 – созылу-сығ ылу симметриялы цикл кезіндегі коррозиялы белсенді ортадағ ы сынақ тар кезінде анық талғ ан қ ұ быр материалының тө зімділік шегі; (k_σ )_d – кернеу концентрациясын, масштабты факторды жә не бө лшектің беттік жағ дайын ескеретін коэффициент:

(k_σ )_d=k_σ /ε _σ β _σ ; σ _а=σ _max- σ _min/2,

мұ ндағ ы σ _а – ассиметриялық циклдың кернеу амплитудасы; σ _m =(σ _max+ σ _min)/2 – ассиметриялық циклдің орташа кернеуі; φ _σ – кернеу сипаттамасы мен материалдың қ асиетін ескеретін коэффициент. Ол σ _в=370-550 МПа материалдары ү шін 0, 07 – 0, 09, ал σ _в=650-750 МПа материалы ү шін φ _σ =0, 11 -0, 14 тең.

Есептелген беріктік қ оры n=1, 3-тен тө мен болмауы қ ажет.

(4.78) формуласы бойынша есептегенде тө зімділік шегі коррозиялы-белсенді ортадағ ы (негізінде – тең із суы) стандартты тегіс ү лгіге қ атысты анық талатынын ескеру керек.

Қ ұ быр материалы беріктік «Д» категориясы ү шін берілгендер бойынша ауа ү шін σ _-1=300 МПа жә не тең із суы ү шін σ _-1=160 МПа мә ндері қ абылданады.

СКҚ ү шін (К_σ )_d= К_σ /(ε _σ β _σ ) коэффициенті анық талмағ ан.

МЕмСТ 631 бойынша бұ рандалы байланысты бұ рғ ылау қ ұ бырлары ү шін берілгендерді қ олданайық. Арнайы анық тамалық кестеге сә йкес диаметрі 73, 89 мм болаттан жасалғ ан σ _{қ ұ б} =50 кг/мм² қ ұ быр ү шін (К_σ )_d=6; диаметрі 140 мм «Д» σ _{қ ұ б} =38 кгс/мм² қ ұ быр ү шін (К_σ )_d яғ ни, ағ у шегі ө скен сайын (К_σ )_d да ө седі. Осындай тенденция қ ұ быр денесі ү шін де белгіленеді; диаметрі 60 мм жә не 140 мм «Д» қ ұ быр ү шін (К_σ )_d=2, 6, диаметрі 140 мм σ _{қ ұ б} =50 кгс/мм қ ұ быр ү шін (К_σ )_d=3, 4. Осылайша, диаметрі 73 мм тегіс СКҚ -ң бұ рандалы байланысы ү шін (К_σ )_d=4, 4 – 4, 5-ке тең болады.

φ _σ коэффициенті σ _в =650-1000 МПа ү шін 0, 1-ге, ал σ _в =1000-1200 МПа ү шін - φ _σ =0, 2-ге тең болады.

5-есеп. Диаметрі 73x5, 5 мм тегіс СКҚ -ын 1450 м терең дікке тү сіргендегі циклдік жү ктемесінің беріктік қ орын анық тау керек, егер диаметрі 19 мм штангалы НГВ-43 қ ондырмалы қ орап ұ ң ғ ымағ а тү сірілсе жә не динамикалық дең гейі 1200 м, сорап қ ұ йрық шасы 50 м, ал ρ _с =850 кг/м³-қ а тең болса.

Шешімі: Алдынғ ы тапсырманың формуласы бойынша мынаны анық таймыз:

Р_{қ ұ б.с}=1200· 9, 5· 9, 81+250· 9, 5· 9, 81[1 – 850/7850]=132610 H.

(4.71) формуласымен:

Р_ш.с=1400· 2, 35· 9, 81[1 – 850/7850]=28780 H.

Қ ұ бырдағ ы сұ йық бағ анының қ ысымын (4.76) формуласымен:

Р_и= L_с ρ _c g=(1450 - 50)850· 9, 81=11674 кН/м².

Қ ұ бырдың ішкі каналының кө лденең қ имасының ауданы:

Ғ _{қ ұ б.і}=0, 785d²=0, 785*62²· 10^-6=3, 017· 10^{-3 м2}.

Плунжердің ауданы:

Ғ =0, 785*43²· 10^-6=1, 451· 10^{-3 м2.}

(4.75) формуласына есептелген мә ндерді қ ойып, Р_{max қ ұ б} мен Р_{min қ ұ б} табамыз P_f=0, 03F_ш.с деп алып:

Р_{max қ ұ б}=13610+3, 017· 10^-3· 11674· 10^-3+0, 03· 11674· 28780=

=168693 H=168, 6 кН;

Р_{min қ ұ б}=13610+(3, 017 – 1, 451) · 10^-3· 11674· 10^-3-0, 03· 28780=

=150028 H=150, 0 кН.

Негізгі жазық тық тағ ы бұ ранда бойынша қ ұ бырдың кө лденең қ имасының ауданы:

Ғ _б=0, 785[(D–2h₁)² – d²]=0, 785[(73–2· 1, 41)²–62²]10^-6=

=848, 6· 10^-6 м².

(4.77) формуласы бойынша σ _max мен σ _min табамыз, одан соң σ _m мен σ _а мә ндері анық талады:

σ _max=168693/848, 6· 10^-6 =198, 8· 10⁶ Н/м²=198, 8 МПа;

σ _min=150028/848, 6· 10^-6 =176, 8· 10⁶ Н/м²=176, 8 МПа;

σ _m=198, 8+176, 8/2=187, 8 МПа;

σ _а=198, 8 – 176, 8/2=11, 0 МПа.

Циклдік жү ктеме бойынша беріктік қ орын (4.78) формуласымен (k_σ )_g=4, 5 жә не φ _σ =0, 1-ге тең деп алып келесі мә нді анық таймыз:

n=160/4, 5· 11, 0+0, 1· 187, 8=2, 34> 1, 3.

Сонымен, таң далғ ан СКҚ циклдік жү ктемелер бойынша едә уір беріктік қ орына ие болады.