ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механический расчет свинцового аккумулятора из "Основы расчета, конструирования и технологии производства свинцовых аккумуляторов " Современные свинцовые аккумуляторы в процессе эксплуатации могут подвергаться воздействию механических нагрузок. Характер и величину нагрузок можно определить заранее, учитывая особенности объекта, на котором используются аккумуляторы. Проведение работ по дальнейшему улучшению электрических характеристик аккумуляторов при сохранении или даже увеличении их механической прочности обусловливает необходимость предварительного расчета прочности аккумулятора с целью выбора оптимальных материалов и конструкций несущих деталей (бак, крышка и др.). [c.32] Основные механические характеристики конструкционных материалов, используемых в свинцовых аккумуляторах, представлены в табл. 1-3. [c.32] Механическую нагрузку, воздействующую на аккумулятор, прежде всего воспринимает бак, а через него детали и узлы блока аккумулятора. Существуют различные схемы компоновки свинцовых аккумуляторов. В одном случае все электроды имеют подвесные ушки и опираются на заплечики боковых стенок бака, в другом — электроды одной полярности также опираются на заплечики, а электроды противоположной полярности имеют ножки и опираются на дно бака. Мы рассмотрим методику расчета основных узлов и деталей конструкции аккумулятора с первым вариантом компоновки. [c.32] Механические нагрузки, которым подвергаются аккумуляторы в условиях эксплуатации, подразделяются на статические и динамические. Статические нагрузки обусловлены весом источника и давлением, оказываемым на аккумулятор деталями крепления. К динамическим нагрузкам относятся инерционные, ударные и вибрационные. Наиболее опасны ударные нагрузки. [c.32] Особенности конструкции и условия нагружения значительно усложняют разработку строгой методики расчета даже при статическом действии нагрузок. Вместе с тем привлечение сложного математического аппарата для теоретического определения напряжений и деформаций аккумулятора нецелесообразно вследствие того, что исходные данные недостаточно стабильны. Поэтому желательно использовать приближенный расчет, учитывающий только ударные нагрузки. [c.32] Исходными параметрами для определения динамических усилий являются нагрузки элементов оборудования, обусловленные их весом. Ударная нагрузка задается коэффициентами перегрузки и динамичности. Значение коэффициента динамичности зависит от формы ударного импульса, а также от соотношения длительности удара и периода собственной частоты конструктивного элемента. Значения коэффициента динамичности для одномассовых консервативных систем приведены в литературе [1-21 —- 1-23]. Ударопрочность считается обеспеченной при коэффициенте запаса прочности не ниже 1,25-1,5. [c.32] Отношение высоты боковых пластин (стенок бака) к ширине в аккумуляторах значительных габаритов, как правило, больше двух, что позволяет рассчитывать стенки бака по формулам цилиндрического изгиба пластин. Крышка бака не имеет жесткого скрепления со стенками и не может помешать их выпучиванию. Пренебрегая влиянием дна, можно свести расчет бака при действии на него горизонтальных усилий к расчету замкнутой статически неопределимой рамки-полоски, выделенной из бака двумя горизонтальными сечениями. Модуль нормальной упругости стеклопласта сравнительно мал, поэтому конструкции из этого материала чувствительны к продольному изгибу. Пределы прочности стеклопласта при растяжении, сжатии и изгибе различны. Сопоставление расчетных напряжений с предельными должно производиться для той деформации, которая является преобладающей. [c.34] Если - ——, то расчетное напряжение сравнивается с пределом прочности на изгиб. [c.36] Система крышка — борн при вертикальном ударе испытывает нагрузку (которую можно рассматривать как равномерно распределенную) от массы блока и электролита, соответствующую заданной перегрузке. [c.37] Схема нагружения крышки показана на рис, 1-9, б. [c.37] Если изгибная жесткость крышки и борна соизмеримы, то систему крышка—борн следует рассчитывать как составную балку. [c.37] Рассмотренные приближенные формулы были использованы при разра ботке свинцовых аккумуляторов, испытания которых подтвердили приемлемость данной методики расчета. Вместе с тем, возможно дальнейшее уточнение. Для этого необходимо учесть разгружающее влияние дна и крышки на прочность и жесткость бака, уточнить эксцентриситет приложения силы, от которого Б значительной степени зависят расчетные значения напряжений и деформаций стенок бака, а также учесть влияние заполнения бака пластинами на его жесткость, поскольку наличие блока пластин препятствует прогибам широких стенок и тем самым уменьшает прогибы узких стенок бака. [c.37] Определение разгружающего влияния дна и крышки. Для решения этого вопроса было предпринято экспериментальное исследование на четырех аккумуляторных баках одного габарита, изготовленных из стеклопласта. Схема приложения нагрузки, показанная на рис. 1-10, имитирует передачу горизонтальных усилий на бак со стороны опорных планок. Испытания баков проводились в три этапа испытание баков с крышкой, испытание баков без крышки и испытание баков с отрезанным дном и без крышки. Результаты последних испытаний рассматривались как соответствующие изложенной выше методике расчета. [c.37] Согласно полученным данным, максимальный прогиб имел место в районе крышки, где толщина широких стенок меньше, чем в остальной части. Зависимость между усилием и деформацией носит практически линейный характер. [c.37] Определение эксцентриситета. Эксцентриситет С представляет собой расстояние от равнодействующей давления, передаваемого через поясок опорной планки, до осевой линии стенки, параллельно которой приложено усилие. Теоретическое определение значения С, с которым линейно связаны расчетные напряжения и деформации, при расчете бака на действие горизонтальных усилий весьма затруднительно, так как С зависит от целого ряда факторов (наличия закругления между стенками бака, плотности опирания опорных планок на стеики бака, точности установки планок относительно стенок бака и др.). Значение С может быть определено по данным описанного выше эксперимента. [c.38] Влияние заполнения бака пластинами. Постановка эксперимента с целью уточнения расчета в этом случае затруднительна, так как существующие испытательные прессы создают сжимающие усилия в вертикальном направлении, что требует горизонтального положения бака. При таком положении установить блок с определенным свободным зазором широкими стенками невозможно. [c.38] Уточнение методики может быть проведено теоретически, если использовать методику приближенного расчета. В этом случае расчет бака может быть сведен к расчету рамки-полоски на действие сжимающих усилий, направленных параллельно узким стенкам. Наличие блока создаёт промежуточную смещенную опору для широких стенок. Схема загружения рамки-полоски представлена на рис. 1-11. [c.38] Поставленная задача имеет смысл, начиная с такого значения усилия Р = Ро, при котором широкая стенка коснется смещенной опоры, т. е. прогиб посредине широкой стенки станет равным б. [c.39] ВИЯ массы электролита равномерно распределенную на площадь соприкосновения дна с лежнями (рис. 1-12) нагрузку от воздействия реакций со стороны опор и нагрузку от воздействия бака [М и Мз). [c.40] С целью получения заданных электрических характеристик аккумуляторы, как известно, группируются в батареи. В условиях эксплуатации батареи могут подвергаться кинематическим возбуждениям по трем взаимно перпендикулярным направлениям. Для ограничения возможных перемещений аккумуляторов их надежно крепят к объекту. [c.43] Вернуться к основной статье