Referat.me

Название: Проработка возможности переноса устройства приема жидких грузов на ходу

Вид работы: курсовая работа

Рубрика: Транспорт

Размер файла: 115,19 Kb

Скачать файл: referat.me-337445.docx

Краткое описание работы: Метод расчета и расчетные усилия конечных элементов машинным способом в конечно-элементном пакете интегрированной системы прочностного анализа. Определение действующих напряжений в конструкциях надстройки и фундаментов, и перемещений конструкций.

Проработка возможности переноса устройства приема жидких грузов на ходу

В ведение

В данном расчете выполняется проработка возможности переноса устройства приема жидких грузов на ходу – М450–1 со стенок ангара на продольные стенки надстройки на палубе бака в районе 54 шп., правый и левый борт. Проверяется прочность конструкций надстройки и фундаментов под данные устройства после переноса, также определяются перемещения вышеуказанных конструкций.

Расчет выполняется для двух вариантов установки устройства М450–1:

– вариант №1 – горизонтальная ось устройства находится на расстоянии 2500 мм от палубы бака;

– вариант №2 – горизонтальная ось устройства находится на расстоянии 2000 мм от палубы бака.

Кроме этого рассматриваются различные варианты приложения нагрузок к фундаментам.

В расчет включена часть конструкции надстройки выше палубы бака от 52 до 61 шп., то есть конструкции ограждающие погреб под изделие 3С-14Э.

Расчет выполнен в соответствии с «Правилами выполнения расчетов прочности конструкций корпуса надводных кораблей» (изд. 1981 г., Л-562с).


1. Материалы

Конструкции надстроек и фундаментов выполнены из стали марок А40S и D40S с характеристиками:

– предел текучести материала – σт =390 МПа (4000 кгс/см2 )

– модуль нормальной упругости – E=2,06*105 МПа (2,1*106 кгс/см2 )

– плотность материала ρ=0,00785 кг/см3 ;


2. Метод расчета и расчетные усилия

Расчет выполняется методом конечных элементов машинным способом в конечно-элементном пакете ИСПА (Интегрированная Система Прочностного Анализа).

В качестве расчетных усилий приняты нагрузки, предоставленные 52 отделом – смотри рисунок 1 (лист 7), где:

– Р1=4000 кгс;

– Р2=16000 кгс4

– Р3=4000 кгс;

– α=20°;

– β=20°.

Согласно условиям эксплуатации устройства М450–1 усилия Р1, Р2 и Р3 одновременно действовать не могут, поэтому в расчете учитывается воздействие на конструкции надстройки и фундаментов только от усилия Р2, как от максимального.

Для каждого варианта установки устройства рассматриваются 4 варианта приложения усилия Р2:

– вариант I – усилие Р2 направлено перпендикулярно опорной поверхности фундамента;

– вариант II – усилие Р2 направлено в нос под углами 20° относительно основной плоскости и плоскости 54 шп., одинаково на обоих бортах;

– вариант III – усилие Р2 направлено в корму под углами -20° относительно основной плоскости и плоскости 54 шп., одинаково на обоих бортах;

– вариант IV является комбинацией вариантов II и III – на одном борту усилие Р2 под углами 20° направлено в нос, на противоположном борту усилие под углами -20° направлено в корму.


Сосредоточенное усилие Р2 раскладывается на равные составляющие, которые равномерно распределены на площади 300х400 мм2 – площади обуха приемного устройства, который приваривается к опорной поверхности фундамента.

Допускаемые эквивалентные напряжения в конструкциях надстройки и фундаментов при расчете прочности равны 312 МПа (3200 кгс/см2 ).

Рисунок 1 – Схема приложения усилий к фундаменту, вариант №1 (для варианта №2 усилия прикладываются аналогично)


3. Описание модели

Для построения модели моделировались наружные стенки надстройки, поперечные переборки на 54 и 61 шп., выгородка в ДП от 52 до 54 шпангоута, настил 1 яруса надстройки, пиллерсы на 57+250 мм шп. от палубы бака до палубы надстройки 1 яруса и фундаменты под устройства М450–1.

Расчетная модель набиралась с помощью плоских оболочечных элементов с шестью степенями свободы в узле. Ребра жесткости моделировались двухузловыми стержневыми элементами с шестью степенями свободы в узле.

Всем стенкам и переборкам надстройки на уровне палубы бака запрещены перемещения в трех плоскостях – условие свободного опирания.

Составляющие силы Р2 прикладываются к узловым точкам конечных элементов фундамента на площади 300х400 мм2 – смотри рисунок 16 (лист 24). Для вариантов направления усилия Р2 под углами, усилие раскладывается по осям X, Y и Z; ось X идет вдоль корабля, ось Y идет вверх, ось Z идет поперек корабля. Например, для варианта II приложения усилия составляющие по осям будут равны:

;

;

;

схема приложения усилий для данного варианта представлена на рисунке 17 (лист 25).

Для остальных вариантов приложения нагрузки составляющие усилия Р2 находятся аналогично, учитывая направление действия усилия.


4. Определение действующих напряжений в конструкциях надстройки и фундаментов

В данном разделе определяются действующие напряжения в фундаментах под устройства М450–1 и в конструкциях надстройки в районе установки фундаментов, смотри рисунки 2, 3 (листы 28,29).

Значения максимальных эквивалентных напряжений для всех вариантов расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Максимальные эквивалентные напряжения в конструкциях надстройки и фундаментов

Вариант установки устройства М450–1 Вариант действия усилия Р2 Рассматриваемая конструкция Напряжение, кгс/см2
1 I надстройка 204
фундамент 1260
II надстройка 196
фундамент 1300
III надстройка 292
фундамент 1270
IV надстройка 278
фундамент 1300
2 I надстройка 264
фундамент 1210
II надстройка 448
фундамент 1250
III надстройка 462
фундамент 1230
IV надстройка 448
фундамент 1250

Анализируя результаты в таблице видно, что максимальные действующие эквивалентные напряжения в конструкциях не превышают допускаемых напряжений, которые равны 3200 кгс/см2 .


Рисунок 2 – Район определения напряжений в конструкциях для варианта №1

Рисунок 3 – Район определения напряжений в конструкциях для варианта №2


5. Определение перемещений конструкций надстройки и фундаментов

5.1 Определение перемещений палубы надстройки 1 яруса

В данном разделе определяются перемещения палубы надстройки 1 яруса в районе выреза под установку 3С-14Э – это необходимо, потому что значительные перемещения настила в данном районе могут повлиять на работу установки.

Характерные точки на палубе надстройки 1 яруса, в которых определяются перемещения – Ux , Uy , Uz по всем трем осям представлены на рисунке 4 (лист 32). Результаты расчета приведены в таблицах 2,3.

Таблица 2 – Перемещения палубы надстройки1 яруса для варианта №1 установки устройства М450–1

Номер точки Вариант приложения усилий
I II III IV
Ux ,
см
*10-4
Uy ,
см
*10-4
Uz ,
см
*10-4
Ux ,
см
*10-4
Uy ,
см
*10-4
Uz ,
см
*10-4
Ux ,
см
*10-4
Uy ,
см
*10-4
Uz ,
см
*10-4
Ux ,
см
*10-4
Uy ,
см
*10-4
Uz ,
см
*10-4
1 21,0 1,8 -5,4 46,0 2,9 -7,0 -8,5 0,2 -2,4 -7,4 0,6 -7,4
2 20,0 5,6 -24,0 44,0 6,4 -31,0 -7,0 3,4 -1,1 -8,4 3,8 -13,0
3 17,0 7,6 -29,0 36,0 6,6 -33,0 -6,8 6,6 -1,8 -8,5 6,6 -1,6
4 10,0 2,2 0 15,0 0,1 0 2,9 3,7 0 8,8 1,9 8,1
5 17,0 7,6 29,0 36,0 6,6 33,0 -6,8 6,6 1,8 38,0 6,6 3,5
6 20,0 5,6 24,0 44,0 6,4 31,0 -7,0 3,4 1,1 44,0 6,0 2,8
7 21,0 1,8 5,4 46,0 2,9 7,0 -8,5 0,2 2,4 44,0 2,5 2,0
8 32,0 -2,6 0 61,0 -5.9 0 -5,4 1,3 0 27,0 -2,3 -7,2

Таблица 3 – Перемещения палубы надстройки1 яруса для варианта №2 установки устройства М450–1

Номер точки Вариант приложения усилий
I II III IV
Ux ,
см
*10-4
Uy ,
см
*10-4
Uz ,
см
*10-4
Ux ,
см
*10-4
Uy ,
см
*10-4
Uz ,
см
*10-4
Ux ,
см
*10-4
Uy ,
см
*10-4
Uz ,
см
*10-4
Ux ,
см
*10-4
Uy ,
см
*10-4
Uz ,
см
*10-4
1 12,0 1,8 -3,3 31,0 2,7 -4,7 -9,8 0,5 -1,1 -8,0 0,9 -4,5
2 12,0 1,5 -1,4 30,0 -4,1 -20,0 -8,9 6,7 -5,0 -8,5 7,2 -7,4
3 9,7 -4,5 -1,9 24,0 -17,0 -21,0 -7,5 8,9 -12,0 -7,7 9,1 -12,0
4 6,0 -4,3 0 11,0 8,7 0 -0,1 -1,6 0 5,3 -3,8 4,0
5 9,7 -4,5 1,9 24,0 -17 21,0 -7,5 8,9 12,0 25,0 -1,7 21,0
6 12,0 1,5 1,4 30,0 -4,1 20,0 -8,9 6,7 5,0 29,0 -4,6 18,0
7 12,0 1,8 3,3 31.0 2,7 4,7 -9,8 0,5 1,1 29,0 2,3 1,2
8 18,0 -1,0 0 41,0 -2,3 0 -8,7 0,6 0 16,0 -0,9 -4,8

Из результатов, приведенных в таблицах видно, что перемещения палубы надстройки 1 яруса в районе выреза под установку 3С-14Э в любом направлении не превышают 0,1 мм.

Рисунок 4 – Характерные точки для определения перемещений
палубы надстройки 1 яруса


5.2 Определение перемещений фундаментов и стенок надстройки

В данном разделе определяются перемещения фундаментов от действия нагрузки Р2. Фундаменты перемещаясь «тянут» в свою очередь надстройку, поэтому также определяются перемещения стенок надстройки.

Результаты расчетов приведены в таблицах 4,5, (обозначения в таблицах: н – надстройка, ф – фундамент, Ux – перемещение по оси X, Uy – перемещение по оси Y, Uz – перемещение по оси Z).

Таблица 4 – Максимальные перемещения стенок надстройки и фундаментов для варианта №1 установки устройства М450–1

Конструкция Вариант приложения усилий
I II III IV
Ux ,
см
*10-2
Uy ,
см
*10-2
Uz ,
см
*10-2
Ux ,
см
*10-2
Uy ,
см
*10-2
Uz ,
см
*10-2
Ux ,
см
*10-2
Uy ,
см
*10-2
Uz ,
см
*10-2
Ux ,
см
*10-2
Uy ,
см
*10-2
Uz ,
см
*10-3
н 0,3 -0,2 0,8 0,6 0,2 -1,0 -0,4 -0,4 0,8 0,6 -0,4 1,0
ф 0,3 -1,1 5,1 3,4 0,9 -4,3 -3,0 -2,8 5,4 3,5 -2,8 -5,4

Таблица 5 – Максимальные перемещения стенок надстройки и фундаментов для варианта №2 установки устройства М450–1

Конструкция Вариант приложения усилий
I II III IV
Ux ,
см
*10-2
Uy ,
см
*10-2
Uz ,
см
*10-2
Ux ,
см
*10-2
Uy ,
см
*10-2
Uz ,
см
*10-2
Ux ,
см
*10-2
Uy ,
см
*10-2
Uz ,
см
*10-2
Ux ,
см
*10-2
Uy ,
см
*10-2
Uz ,
см
*10-3
н 0,2 -0,2 1,4 -2,7 3,1 -21,5 2,5 -3,0 20,6 -2,6 3,0 21,0
ф 0,2 -0,7 4,7 11,1 2,9 -20,0 -11,1 -2,9 19,2 -11,1 2,9 20,0

Анализируя результаты в таблицах 4,5 видно, что для варианта №1 установки устройства М450–1 максимальные перемещения любой конструкции не превышают 0,1 мм, что является удовлетворительным. В случае варианта №2 установки устройства М450–1 возникают значительные перемещения по оси Z – порядка 2 мм; данные перемещения возникают в продольной стенке надстройки в районе 55 шп. в месте «притыкания» бракеты фундамента к стенке – смотри рисунок 5. Данное значение перемещения является недопустимым, поэтому необходимо стойки на 55 шп. – полособульбы №10 заменить на сварные тавры №18а на каждом борту. Замена стоек увеличивает жесткость продольной стенки и снижает перемещения в данном районе до 1 мм.

Рисунок 5 – Картина деформаций продольной стенки надстройки и фундамента (деформации увеличены в 300 раз)


Заключение

интегрированный конструкция прочностной анализ

Выполненный расчет показывает, что с точки зрения прочности конструкций надстройки и фундаментов под устройства М450–1 перенос устройства со стенок ангара на продольные стенки надстройки на палубе бака в районе 54 шп. допустим для обоих вариантов установки устройства. При этом предпочтительным является первый вариант установки устройства, так как при нем возникают меньшие действующие напряжения в конструкциях и перемещения их по сравнению с вариантом №2, так же при этом варианте не требуется изменения конструкции продольных стенок надстройки.

Похожие работы

  • Восьмиосная цистерна для перевозки нефтепродуктов

    Московский институт инженеров транспорта Реферат По предмету “Испытания вагонов” Тема: восьмиосная цистерна для перевозки нефтепродуктов

  • Расчет рамы скрепера

    Расчет рамы скрепера тягача БелАз-531, анализ внешних сил, действующих на машину: сила тяжести и тяги тягача, сопротивления копанию и перекатыванию, толкающее усилие толкача. Подбор сечения рамы скрепера, расчет пальца цапфы и прицепного устройства.

  • Стенд для монтажа шин

    Проектирование стенда для демонтажа и монтажа шин. Расчет площади поперечного сечения штока, штока на сжатие, нагрузки на шток. Выбор гидроцилиндра и расчет параметров гидравлического насоса. Расчет сварного шва крепления корпуса гидроцилиндра с серьгой.

  • Расчет карданного вала ВАЗ 2106

    Министерство образования Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Иркутский государственный технический университет Кафедра Автомобильного транспорта

  • Расчет крепления грузов цилиндрической формы

    Проверка правильности погрузки и симметричности размещения изделия относительно продольной и поперечной осей вагона, его габаритности и устойчивости. Выбор способа крепления котла цилиндрической формы и расчет его перемещений вдоль четырехосной платформы.

  • Расчет грузового плана проекта "Сормовский"

    Транспортно-эксплуатационные характеристики исследуемого судна. Расчет ходового времени и расхода топлива, необходимого запаса пресной воды. Составление грузового плана судна, количества груза, расчет остойчивости, составление соответствующих диаграмм.

  • Проектирование деревянного моста

    Расчет схемы моста. Определение количества основных пролетов между точками соприкосновения УВВ и конусами насыпи деревянного моста. Расстояние между осями стоек, образующих устой. Ведомости подсчета стоимости и трудоемкости строительства вариантов мостов.

  • Разработка системы рессорного подвешивания пассажирского электровоза

    Основные технические данные электровоза, требования к его элементам. Проектирование и расчет его механической части, системы рессорного подвешивания, рамы тележки на статическую и усталостную прочность. Определение параметров и проверка на прочность.

  • Способ съемок подкрановых путей в цехах с большой протяженностью эксплуатируемых в агрессивных средах

    Безопасность работы и нормальные условия эксплуатации грузоподъемных кранов. Определения планового и высотного положения точек. Ориентирование лазерного излучения параллельно оси рельса, а экрана по горизонтальным и вертикальным осям нейтральной линии.

  • Местная прочность судна

    Проведение проверки общей прочности судна: определение реакций элементов докового опорного устройства (килевая дорожка, боковые клетки, распоры), нахождение возникающих в сечениях корпуса изгибающих моментов и перерезывающих сил, касательных напряжений.