Контрольная работа: Конструирование и расчет прочности шлюзовой камеры

Расчет показывает, что при сжимающей нагрузке на нарезную часть штревеля, равную 300 Н, затягивающий момент на маховике составит

M_кл =300(((15•10^–3 )/2)tg(2°30"+11°18")+(0,15/3)((25,5•10^–3 )³ -(18•10^–3 )³ )/

((25,5•10^–3 )² -(18•10^–3 )² ))=0,862 Н•м.

Эта величина соответствует среднему применяемому на практике моменту при затяжке вручную маховика диаметром 58 мм.

2.2 Расчёт механической прочности стоек

Если принять средние значения:

λ ≈ 2°30";

tg ρ' = f_р ≈ 0,20, отсюда ρ'≈11°18";

d₂ = 12,7•10^–3 м [3];

D ≈ 17d₂ = 21,59•10^–3 м;

d_от ≈ 1,2d₂ = 15,27•10^–3 м;

f_оп ≈ 0,15,

то можно получить значение силы V, которая растягивает болт, при приложении к стандартному гаечному ключу момента M_кл .

Расчет показывает, что при растягивающей нагрузке на нарезную часть стойки, равную 3000 Н, затягивающий момент на гаечном ключе составит

M_кл =3000(((12,7•10^–3 )/2)tg(2°30"+11°18")+(0,15/3)((21,59•10^–3 )³ -(15,27•10^–3 )³ )

((21,59•10^–3 )² -(15,27•10^–3 )² ))=8,87 Н•м.

Эта величина соответствует среднему применяемому на практике моменту при сборочных операциях в промышленности.

При закрывании двери камеры появляется сила, действующая на перекладину, которая передаётся на стойки, образуя дополнительное напряжение в стойках (рис. 6).

Рисунок 6 - Распределение центрального усилия на боковые стойки

Сила, действующая на каждую стойку равна

F_ст = F_ст0 + F/2 = 3000 +300/2 = 3150 Н

Это напряжение не превышает предельно допустимое напряжение, которое для используемой стали равняется (для резьбы М14) 5,75 кН.

2.3 Расчёт механической прочности двери

После внесения предмета в шлюзовую камеру, производят откачку воздуха и напуск аргона. При откачке в шлюзовой камере создаётся вакуум примерно равный 10^–2 мм рт. ст. При создаваемой разнице давления в камере и атмосферного давления (P_атм =103000 Па) в двери шлюзовой камеры возникают напряжения. В результате этих напряжений дверь прогибается (рис. 7). Используя пакет программ SolidWorks OfficeProfessional 2006, подсчитываем величину прогиба двери, которая составит 0,2 мм, что вполне допустимо для данного материала. Коэффициент запаса прочности равен 2,1.

Рисунок 7 - Прогиб двери шлюзовой камеры в результате разности давлений

3. РАСЧЁТ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ОТКАЧКИ ПРИ КВАЗИСТАЦИОНАРНОМ ТЕЧЕНИИ ГАЗА

Стационарным течением газа называется такое, когда давление и поток неизменны во времени, а режим течения газа одинаков по всей длине трубопровода [4]. Однако при откачке реальных вакуумных систем довольно часто упомянутые условия стационарного течения не соблюдаются.