Выбор основного и вспомогательного оборудования тепловоза

 

                                                             ГОУ ВПО

                                                             ДВГУПС

 

Кафедра «Тепловозы и тепловые двигатели»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      Расчетно-графическая работа №1

    на тему:

                  «Выбор основного и вспомогательного оборудования тепловоза»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                 Выполнил: Соболев И.В.

                                                                                                  студент 131 группы

Проверил: Дмитренко Д.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

Хабаровск

2011

 

Вариант 6

 

Расчет параметров и характеристик  диода выполняем в предположении, что диод является кремниевым и имеет кусочно-однородную структуру типа .

 

Исходными данными для расчетов: геометрия кристалла – параллелепипед с квадратным основанием толщина базы ; примесных атомов в эмиттерной области время жизни неравновесных носителей в исходном кремнии тепловое сопротивление корпуса диода в полупроводнике ;

 

 

Тепловой потенциал  определяется по формуле:

 

 

 

 

 

где K – Постоянная Больцмана, [Дж/к]

      T – Абсолютная температура, K;

       q – Заряд электрона,  

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент диффузии дырок в базе []

 

 

 

 

 

Где магнитный момент протона, (определяем его по рисунку 3.2 методического указания)

 

 

Тогда зная магнитный момент протона, находим коэффициент диффузии дырок  в базе

 

 

 

 

 

Находим тепловой ток диода  [А]

 

 

 

 

 

 

 

 

Контактную разность потенциалов, [В]

 

 

 

 

 

 

 

 

Барьерную емкость диода [Ф] находим по формуле:

 

 

 

 

 

Где относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника,

 диэлектрическая постоянная, [Ф]

 

 

 

 

 

\

Сопротивление базы диода  [Ом] находим по формуле:

 

 

 

 

Где

 

 

 

 

 

 

3.3 Расчет параметров  и характеристик диода

 

 

 

Находим напряжение прокола  [В]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напряжение лавинного пробоя , рассчитываем:

 

 

 

 

 

 

 

Рабочее обратное напряжение

 

 

 

 

 

 

 

 

Толщина обедненного слоя , (см)

 

 

 

 

 

 

 

 

Генерационный ток перехода [А] находим по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент лавинного умножения, M,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следует отметить, что некоторые  увеличения выносливости может быть достигнуто при использовании пружины с большей величиной силы чем найденная нами выше. С целью выяснения габарита, занимаемого такой пружиной, проделываем добавочный анализ.

 

Остановимся, например, на витке со следующими данными по ГОСТ 13770(позиция 329)

 

 d = 1.8мм; ; .

 

Находим и производим расчет в той же последовательности.

 

            Находим относительный инерционный  зазор пружины сжатия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                Находим длину пружины в свободном  состоянии  по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

               Находим длину пружины при предварительной деформации (мм) по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

               Находим длину пружины при рабочей деформации (мм) по формуле:

 

 

 

 

 

 

                Находим шаг пружины в свободном  состоянии t (мм)

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, устанавливаем, что  применение пружины с более высокой  силой  привело к большему запасу на несоударяемость и уменьшению габарита детали. Из этого делаем вывод, что при необходимости пружина с такими характеристиками может быть использована нами в механизме.  

 

 

 

 

 

 

 

Задание №2.1  Определить коэффициент запаса пластинки защемленной по контуру и нагруженной давлением p[мПа]. Размер пластинки R(мм), h(мм). Материал- сплав 36НХТЮ, предел упругости Какие размеры будет иметь пластинка при увеличении коэффициента запаса в двое, но при том же прогибе? Определить объем между начальной плоскостью мембраны и её упругой поверхностью при новых размерах пластинки.

Дано: p= 3.7[мПа], R= 17(мм), h= 2(мм),

 

 

              Наибольшее эквивалентное напряжение  в точках наружного контура  по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                     Находим коэффициент запаса по  формуле:

 

 

 

 

 

 

                    Прогиб пластинки соответственно  находим по следующей формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чтобы коэффициент запаса увеличился в двое (до n= 8.98) требуется изменить рабочий радиус и толщину пластинки при сохранении прежней жесткости.

Обозначим искомый радиус и толщину  пластинки и . Для увеличения коэффициента запаса эквивалентное напряжение должно быть вдвое снижено.

 

 

 

 

 

                     Прогиб пластинки при этом должен остаться прежним:

 

 

 

 

 

 

Подставляя численные значения p=4[МПа] и из двух последних выражений получаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              Решая их совместно, получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                     Находим по следующей формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, по сравнению с прежними размерами рабочий радиус пластинки должен быть увеличен в

 

 

 

 

 

Задание№2.2

 

Построить характеристику манометрической  коробки, состоящей из двух одинаковых мембран пильчатого профиля. Материал – бериллиевая бронза, модуль упругости

 

Дано: R=41(мм); r=7.9(мм); h=0.165(мм); H=1.17(мм);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяем длину волны по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

Находим как отношение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Находим чему равно отношение:

 

 

 

 

Находим что a=57; b=0.096;

 

Подставим коэффициенты a и b и числовые данные мембраны в формулу:

 

 

 

 

 

Выбирая прогиб в диапазоне от 0 до 6 (мм), строим расчетную характеристику(рисунок 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание№3   «Расчет бесшовных  сильфонов»

 

Для определения жесткости сильфонов  используем следующую формулу:

 

 

 

 

 

Здесь n- число рабочих гофров сильфона; E – модуль упругости [МПа]; - коэффициент Пуассона (для метталов = 0.3); - толщина стенки трубки заготовки; угол уплотнения гофров, (град). коэффициент зависящие от геометрии сильфона и определяемые по графикам. Где K и m безразмерные параметры сильфона:

 

 

 

 

 

 

Дано:

 

Находим K и m:

 

 

 

 

 

 

 

 

Находим значение :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда учитывая деформацию торовых  участков и угол уплотнения гофров который можно выразить через параметры сильфона по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Находим значение t:

 

 

 

 

 

 

 

 

Эквивалентное напряжение  [кгс/]

 

 

 

 

 

 

 

 

-Где p – рабочее давление [кгс/]

        D – наружный диаметр сильфона по выступам волн(мм)

        G – модуль упругости при сдвиге [кгс/]

 

Находим модуль упругости G [кгс/]

 

 

 

 

  

 

   l – длинна трубки (мм)

     угол закручивания (рад)

 

 

Теперь зная значение G, находим

 

 

 

  

  

 

Коэффициент запаса от текучести 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Критическая давление (кгс/)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент запаса по устойчивости (растяжение)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Находим критический угол скручивания 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Находим коэффициент запаса по устойчивости (скручивание)

 

 

 

 

По полученным данным строим сильфон (рисунок 4).