См — F mp

Q_г

(13.25)

где Q_г - суммарное усилие болтов крепления, работающих на срез, Н;

F_mp - сила трения, Н;

F_mp=fG=fmg (13.26)

где f - коэффициент трения (табл. 13.6);

G - вес оборудования, Н;

m - масса оборудования, кг;

g - ускорение свободного падения, м/с². Для незакреплённого оборудования Р_см > F_mp, т.к. Q_r = 0. Смещающую силу можно рассчитать по формуле

р = г • ЛР

Г CM ^Y iif

(13.27) где C_x - коэффициент аэродинамического сопротивления предмета (табл.

13.7);

S - площадь миделя, м;

S=bh,

где b - ширина обтекаемого предмета, м;

h - высота предмета, м. Таблица 13.6 - Значения коэффициента трения между поверхностями

Если тело имеет сложную форму, то коэффициент аэродинамического со­противления можно рассчитать по формуле

^Х

Z Чп

(13.28)

где Qd - коэффициент аэродинамического сопротивления i-й части тела;

Si - площадь миделя i-й части тела. Таблица 13.7 -Коэффициент аэродинамического сопротивления С_х

Зная силу трения, можно найти скоростной напор, вызывающий смещение оборудования.

Так как Р_см > F_mp и Р_см = C_X^#S'AP_CK, то предельное значение скоростного напора, не вызывающего смешения предмета будет определяться выражением

=f-G/C_x-S=f-m-G/C_x-b-h

(13.29)

Пример 13.5. Определить предельное значение избыточного давления, не вызывающее смещение незакрепленного вертикально-фрезерного станка отно­сительно бетонного основания ЛРфЬим Длина станка 1000 мм, ширина 900 мм, высота 1800 мм, масса 800 кг (рис. 13.2).

Рис. 13.5. Силы, действующие на станок при смещении

Решение. Определим предельное значение скоростного напора, не вызы­вающее смещение станка, по формуле (13.29), выбрав по табл. 136 значение ко­эффициента трения чугунного основания по бетонуf = 0,35 и по табл. 13.7 ко-

эффициент аэродинамического сопротивления С_х = 1,3 АР_СК =f-m-G/C_x-b-h = 0,35-800-9,8/1,30,9-1,8 = 1,3 кПа

По величине АР_ск из графика на рисунке 13.1 находим избыточное давле­ние JP₍p_nM=20 кПа.

Вывод. При //Р^пм> 20 кПа ударная волна вызовет смещение станка.

Высокие элементы оборудования под действием скоростного напора удар­ной волны могут опрокидываться. Смещающая сила Р_см, действуя на плече,будет создавать опрокидывающий момент, а вес оборудования G на плече 1/2 и реакция крепления Q на плече l - стабилизирующий момент (рис. 13.3).

Рис. 13.3. Силы, действующие на предмет при опрокидывании

Условием опрокидывания оборудования является превышение опрокиды­вающего момента над стабилизирующим: - для закрепленного оборудования

P_CMZ>Gll2+Ql;

- для незакрепленного оборудования

(13.30)

P_CMZ>Gll2

(13.31)

Принимается, что точка приложения силы P_см находится прямо в центре гнжссти площади миделя S предмета. Реакция крепления Qm определяется как суммарное усилие болтов, работающих на разрыв.

Смещающая сила определяется из неравенства (13.31)

Рсм>

(13.32)

Скоростной напор А?_с^ вызывавший опрокидывание оборудования, опре­деляется по формуле

z(P_ck = l-[(G/2)+Q}C_x -Z-S, (13.33)

Если Q = 0, ТО давление скоростного напора будет равно

(13.34)

По известному zJP_CK (ЛРлоб) из графика определяется АРф, при котором предмет (оборудование) опрокинется (рис. 13.4).

Рис. 13.4. Зависимость лобового давления от избыточного давления

Пример 13.6. Найти предельное значение избыточного давления /4РфЬпт при котором станок не опрокинется, если длина станка 1000 мм, ширина 900 мм, высота 1800мм, масса 800 кг.

Решение. Определяем предельное значение скоростного напора /4РфЬпт, при которс станок еще не опрокинется по формуле (13.33)

zfP_CK= G -1/2 C_xZS=mgH2C_xS=mgH2 •C_c-h²b=800-9,8-l/l,31,8²0,9 =2070Па

По величине АР_СК =2,07 кПапо графику на рис. 13.4 находим АРф_кшп=25 кПа. Вывод. При /1Рф>25 кПа ударная волна опрокинет станок.

Для измерительных приборов и аппаратуры, имеющих чувствительны! элементы, опасными будут большие ускорения, создаваемые ударной волной взрыва.

Для оценки устойчивости прибора к ударной волне определяется лобовое сопротивление, при котором возможно инерционное разрушение предметов отрыв припаянных элементов, разрыв соединительных проводов, разрушение хрупких элементов по формуле

(13.33)

где S - площадь миделя, м2, S = b-h. Сила инерции определяется из выражения

та=Р_лоб - Fmp,

(13.36)

гда

где a - ударное ускорение, м/с; т - масса предмета, кг

Учитывая небольшое значение силы трения F_mp ею можно пренебречь, то-

(13.37)

Избыточное лобовое сопротивление, не приводящее к инерционным раз­рушениям, определяется из выражения

АР_лоб =AP_Jw6/S=ma_dJS

(13.31)

где aдоп -допустимые ускорения при ударе, м/с2 (табл. 13.8). Избыточное давление /^Рфьшн находится по графику (рис. 13.4).

Таблица 13.8 - Основные нагрузки, воспринимаемые электронной аппаратурой

Продолжение таблицы 13.8

Пример 13.7. Определить предельное значение избыточного давления, при котором прибор не получит инерционное разрушение. Длина прибора 400 мм, ширина 420 мм, высота 720 мм, масса 60 кг. Допустимое ускорение при ударе 100 м/с².

Решение. Определяем избыточное лобовое давление по формуле (13.38)

АР_ло6 =AP_Jw6/S=ma_dJS = 60-100/0,42- 0,72 = 20000Па

По графику на рис. 13.4 находим избыточное инерционное давление, соот­ветствующее 20 кПа

зоз

= 18кПа Вывод. При /1Рф < 18 кПа прибор не получит инерционные разрушения.

Задачи

1 На объекте взорвалась цистерна с аммиаком 200 т. Определить характер
разрушения цеха с легким каркасом, пожарную обстановку на объекте, про­
должительность существования огненного шара и потери людей. Цех находит­
ся на расстоянии 300 м от цистерны. Плотность населения в районе аварии 2
тыс. чел/км2.

2 На заводе взорвалась цистерна с сероводородом 150 т. Здание завода
кирпичное. На территории имеются трубопроводы на эстакадах, линия элек­
тропередач и водонапорная башня. Определить зоны чрезвычайной ситуации
при взрыве ГВС, если известно, что цистерна располагалась от здания в 150 м.
Определить характер разрушений объекта и элементов.

3 На складе взорвалась ёмкость с бутаном 350 т. Определить радиусы зон
взрыва ГВС и избыточное давление в каждой зоне.

4 Произошел взрыв емкости под давлением с ацетиленом. Объем резервуа­
ра 200 m³. Давление в резервуаре 10⁶ Па. На расстоянии 100 м от емкости рас­
положено кирпичное строение. Определить энергию взрыва, массу эквивалент­
ного заряда и дальность разлета осколков.

5 В цехе сахарного завода объемом 1000м³ в сутки при работающей венти­
ляции накапливается 350 г сахарной пыли. Определить время накопления взры­
воопасной концентрации пыли и последствия ее взрыва при температуре 22°С.

6 Рассчитать, при каком избыточном давлении произойдет смещение стан­
ка длиной 800мм, шириной 600мм и высотой 1500мм. Масса станка 700кг.