Расчет и конструирование типового оборудования (стр. 24 из 35)

Рис. 13.8. Расчетная схема укрепления одиночного отверстия

Условие укрепления одиночного отверстия имеет вид

A₁ A₂ A₃ A₄ A. (13.20)

“Избыточный” металл внешней части штуцера ^A₁ определяют по формуле

A₁ l_1p S₁ S_1p C_{s 1}, (13.21)

гд е	l1p расчетная длина внешней части круглого штуцера, – участвующая в укреплении отверстия;
S1 исполнительная толщина стенки штуцера; –
S1p расчетная толщина стенки штуцера; –
Cs сумма прибавок к расчетной толщине внутренней – части стенки штуцера;

отношение допускаемых напряжений материалов

– штуцера и укрепляемого элемента.

Площадь поперечного сечения укрепляющего кольца ^A₂ , участвующую в укреплении отверстия, определяют по формуле

A₂

, (13.22)

^{гд l}2 p расчетная ширина укрепляющего кольца; е – ^S2 исполнительная толщина укрепляющего кольца;

–

отношение допускаемых напряжений укрепляющего

²

– кольца и укрепляемого элемента.

“Избыточный” металл внутренней части штуцера ^A₃ определяют по формуле

A₃ l_3p S₁ C_s C_{s1 1} , (13.23)

^{гд l}3p расчетная длина внутренней части круглого штуцера, е – участвующая в укреплении отверстия; ^S1 исполнительная толщина стенки штуцера;

–

^Cs1 прибавка для компенсации коррозии и эрозии к – расчетной толщине стенки штуцера.

“Избыточный” металл укрепляемого элемента ^A₄ , участвующий в укреплении отверстия, определяют по формуле

A₄ l_p S S_р C , (13.24)

гд l_p расчетная ширина зоны укрепления в окрестности е – штуцера или торообразной вставки;

S исполнительная толщина стенки укрепляемого – элемента;

S _p расчетная толщина стенки укрепляемого элемента;

–

C сумма прибавок к расчетной толщине стенки – укрепляемого элемента.

Компенсируемую площадь отверстия A определяют по формуле

A 0 5, d_p d_op S_p , (13.25)

гд ^d p расчетный диаметр отверстия; е – ^dop расчетный диаметр.

–

Расчетный диаметр определяется по формуле

d_op 0 4, D_p S C . (13.26)

Отношения допускаемых напряжений определяются по формулам:

– для штуцера

; (13.27)

– для укрепляющего кольца

, (13.28)

где , ^{[ ]}₁ , ^{[ ]}₂ – допускаемые напряжения для материалов соответственно укрепляемого элемента, штуцера и укрепляющего кольца при расчетной температуре.

Предпочтительной схемой укрепления является укрепление без накладного кольца, т.е. с помощью избыточной толщины стенки штуцера. Поэтому условие укрепления (13.20) сначала проверяется для схемы укрепления без использования накладного кольца. Если условие укрепления не выполняется при принятых толщинах стенок штуцера и укрепляемого элемента, то для выполнения условия увеличивают толщину стенки штуцера до возможной величины (это возможно при небольшой разнице левой и правой части неравенства). Если в условии укрепления левая часть неравенства значительно превосходит правую, то в этом случае применяют накладное кольцо, площадь которого и определяется разницей левой и правой части неравенства.

Определение допускаемого давления

Допускаемое внутреннее избыточное давление P определяется по формуле

2 K

[ ]P V , (13.29)

где ^K1 – безразмерный коэффициент;

V – коэффициент понижения прочности. Коэффициент ^K₁ принимают равным

гд

– коэффициент прочности сварных соединений обечаек и

е днищ;

1 коэффициент прочности продольного сварного – соединения штуцера.

Если укрепленный элемент работает под наружным давлением, то допускаемое давление определяется по формуле

P

P

, (13.31)

г_П – допускаемое наружное давление в пределах пластичности, ^д определяемое как допускаемое внутреннее избыточное ^е давление для обечайки (днища) с отверстием по формуле

(13.29);

E – допускаемое наружное давление в пределах упругости для обечайки (днища) без отверстий (см. лекцию 10): по формуле (10.13) для цилиндрической обечайки

по формуле (10.21) для выпуклых днищ

P _E

.

13.5. Учет взаимного влияния отверстий Если не выполнено условие

Рис. 13.9. Расчетные схемы укрепления взаимовлияющих отверстий

а – при размещении отверстий на цилиндрической обечайке; б – при размещении отверстий по

нормали к поверхности; в – при размещении отверстий со смещенными штуцерами

13.6. Последовательность расчета взаимовлияющих отверстий

Укрепление отверстий в аппаратах, работающих под внутренним избыточным давлением

Расчет таких отверстий выполняется следующим образом:

1) для каждого из этих отверстий проверяется условие укрепления и выполняется, если необходимо, укрепление отверстий;

2) проверяется необходимость укрепления перемычки между отверстиями, для чего должно быть определено допускаемое давление для перемычки ^P _в , по формуле

P _в

V , (13.32)

^{гд V}1 коэффициент понижения прочности. е –

Если допускаемое давление для перемычки меньше расчетного давления

Р Р, в

то производят укрепление взаимовлияющих отверстий общим накладным кольцом либо увеличивают толщину стенки укрепляемого элемента (обечайки или днища).

При раздельном укреплении каждого отверстия коэффициент понижения прочности может быть определен по формуле

Параметры с одним штрихом и двумя штрихами в формуле (13.33) относятся соответственно к элементам укрепления первого и второго отверстия.

Если ось сварного шва обечайки (днища) удалена от наружных поверхностей обоих штуцеров более чем на три толщины стенки укрепляемого элемента, 3 S , и не пересекает перемычку (рисунок 13.10), коэффициент прочности сварного шва в формулах (13.32–13.34) следует принимать 1 . В остальных случаях коэффициент принимают в зависимости от вида и объема контролируемых швов, т.е. по группе аппарата.

Коэффициенты прочности продольных сварных швов штуцеров принимают равными

1 и

1, если соответствующие сварные швы составляют на окружности штуцеров с линией, соединяющей центры отверстий (рисунок 13.10) центральные углы не менее 60°. В остальных случаях принимают 1 в зависимости от вида и объема контролируемых швов.