Волнистый потолок огневой коробки (фиг. 83) — ответственнейшая деталь котла, омывается горячими газами. Для увеличения жесткости потолок посредством штамповки выполняется волнистым.

Минимальной толщиной листа потолка предварительно задаются, исходя из условий вытяжки металла при штамповке с сохранением необ­ходимых толщин в переходах. Для котла паровозного типа локомо­биля П-25 из этих условий толщина листа потолка принята 8 = 16 мм.

Правильность выбора размеров волнистого потолка определяется проверочным расчетом напряжений, возникающих в потолке под дей­ствием давления пара в котле.

Для упрощения расчета принимается, что волнистый потолок огне­вой коробки представляет собой балку, лежащую на боковых стенках

огневой коробки с неполным защемлением концов и равномерно нагру­женную силами давления пара.

Коэфициент защемления ф принимается равным 0,5. Изгибающий момент в середине такой балки выражается уравнением

М = (3 — 2ф) к гем, (195)

где Р — полная нагрузка на балку в кг;

I — длина балки, т. е. ширина потолка, в см.

Момент защемления в опоре выразится

М0 = — ф кгем. (196>

Уравнения (197) и (198) показывают, что опасное сечение находится в середине балки.

Балка, которой условно заменяется для расчета потолок огневой коробки, будет иметь длину, равную ширине огневой коробки. Расчет­ное сечение балки соответствует сечению потолка вдоль его продольной оси.

Координаты ех и е2 центра тяжести рассматриваемого сечения (фиг. 83) определяются из уравнения

__ FіУі + РіУч. + ■ . . + РпУп

1 7- J + F2 + ■ • • рп

е2 = Н --Ь — е, см, (200)

где Flt F2 ... — площади отдельных элементов сечения в см2;

Уі, у2 ... — координаты центра тяжести отдельного элемента сече­ния в см;

Н - J - 3 — полная высота рассматриваемого сечения в см. Момент инерции сечения одной волны потолка определится из урав­нения

4= ^(М?— bi$ см*> <201)

= -і - (Н 8) см; h2 = ~(H — 8) см; bi = ^(5+2,68) см; b2 = |-(b — 2,68) см.

Момент инерции площади всего сечения относительно оси, прохо­дящей через центр тяжести, находится как сумма моментов инерции «отдельных площадок относительно той же оси:

/ = /і + Fx (et -~ух)* + з/, + 3F2 (є, - у2)3 +

+ /3 + М*і (202)

Напряжение в опасном (среднем) сечении волнистого потолка опре­делится по формуле

a« = _F:=W кг/см* (203)

где W—момент сопротивления сечения потолка в см3.

Проведем проверочный расчет волнистого потолка огневой коробки локомобиля П-25, для которого имеем 8=16 мм; длину балки (ширина потолка) I — 676 мм, ширину балки В — 668 мм.

Для рассматриваемого случая, подставив вначения величин в формулу (199), имеем

РіУі + Р*Уш + Р*У» 2,6-1,6-0,8 + 6-24,11 -5,5+ 5-1,6 0,8

е*~~ F, + F2 + F3 ~ 2,6-1,6 + 6-24,11+5-1,6 ’ ’

«2=11 — 5,1 — 5,9 см.

Момент инерции одной волны найдем по формуле (201)

/2=щ(М?-М!) = 467 см*

Сделав необходимые подстановки в формулу (202), получим

/= ^^- + 4,16(5,1 -0,8)2 + 3-467 +3-48,22(5,5 -5,1)2 +

_|_ 8(5,1 — 0,8)2 = 1б50 см*.

Моменты сопротивления потолка получим по уравнениям сопротив­ления материалов

= 323

W.= — = ^ = 280 см3

2 е2

Сила давления пара на весь волнистый потолок

Р = рк1В = 13-67,6-66,8 = 58 700 кг.

Полученную величину напряжения можно считать вполне допустимой.