Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Обичайки та днища (стр. 19 из 74)

2,4  1,5510⁶ Н.

Допустиме осьове стискальне зусилля за умови стійкості в границях пружності визначаємо за формулою (3.27)

F_E  min F_E1; F_E2 min2,3710⁷ ; 1,5510⁶  1,5510⁶ H.

Допустиме осьове стискальне зусилля за умови міцності визначимо за формулою (3.26)

F_П D  S CS C

 3,141200121,8121,8149 5,7810⁶ Н.

Допустиме осьове стискальне зусилля в робочих умовах визначаємо за формулою (3.25)

F FП  5,78106  1,5106 Н.

 F 2 

1  FПЕ  1  15,,7855101066 2

Допустимий згинальний момент за умови міцності розраховуємо за формулою (3.32)

М_П 0,25 DF_П 0,2512005,7810⁶ 1,7310⁹ Н  мм. Допустимий згинальний момент за умови стійкості в границях пружності розраховуємо за формулою (3.33)

М_Е  0,285DF_Е1  0,28512002,3710⁷  8,0910⁹ Н  мм. Допустимий згинальний момент в робочих умовах визначаємо за формулою (3.31)

М M^П _ 1,73^10⁹  1,7 10⁹ _Н  мм.

M 2 

1 MПЕ  1 81,,7309101099 2

Перевіряємо стійкість обичайки, яка знаходиться під спільною дією зовнішнього тиску, осьового стискального зусилля від власної ваги та згинального моменту від вітрового навантаження, для робочих умов за формулою (3.24)

P F M 0,09 177000 7,4510⁸

      1,4  1,0.

P F M 0,107 1,510⁶ 1,7 10⁹

Умова стійкості не виконується, тому необхідно збільшити товщину стінки обичайки до наступної стандартної товщини листа і розрахунки повторити до виконання умови стійкості, після чого перевірити умову стійкості в умовах випробувань.

3.2.6 Розрахунок циліндричних обичайок з кільцями жорсткості,

що працюють під внутрішнім надлишковим тиском

Розрахункова схема циліндричної обичайки, підкріпленої кільцями жорсткості, представлена на рисунку 3.5.

Необхідність установки кілець жорсткості в апараті, що працює під внутрішнім надлишковим тиском, визначають у такий спосіб. При заданих розрахунковому тиску P і товщини стінки обичайки S розраховують коефіцієнт К4 за формулою

PD  S C 1 . (3.37)

К4  

2p S C

Якщо ^K₄  0 , зміцнення кільцями жорсткості не потрібно.

Якщо коефіцієнт К4 знаходиться в діапазоні

0  К4  2_т

_р 1,

відстань b , мм, між двома суміжними кільцями жорсткості необхідно визначати за формулою

b  DS CK24 ^p _1 _К¹_{4 }_ , (3.38)

_т _

де _т – коефіцієнт міцності кільцевого зварного шва.

Необхідну площу поперечного перерізу кільця жорсткості А_к , мм², визначають за формулою ^p

А_к  l₁ S C

К4 , (3.39)

к к

де l₁ – відстань між двома суміжними кільцями жорсткості по осям, які проходять через центр ваги їхніх поперечних перерізів, мм;

^_к – допустима напружина для матеріалу кільця жорсткості при розрахунковій температурі, МПа;

^_к – коефіцієнт міцності зварних швів кільця жорсткості. Якщо коефіцієнт

^К4  2^т 1 , _р

товщину стінки обичайки необхідно збільшити до величини, при якій виконується умова

0  К4  2^т 1. (3.40)

_р

Допустимий внутрішній надлишковий тиск необхідно визначати за умови

P minP₁; P₂, (3.41)

де P1 – допустимий внутрішній надлишковий тиск, який визначається за умови міцності всієї обичайки, МПа;

P₂ – допустимий внутрішній надлишковий тиск, який визначається за умови міцності обичайки між двома суміжними кільцями, МПа.

Допустимий внутрішній надлишковий тиск, який визначається за умови міцності всієї обичайки, розраховують за формулою

P1  D  S  CA^l1^к _к _к . (3.42) 2p S  C 2

Допустимий внутрішній надлишковий тиск, який визначається за умови міцності обичайки між двома суміжними кільцями жорсткості, розраховують за формулою

2

Р2  DтSSCC 12т2n2n , (3.43)

p

де

²n 

^b2 . (3.44)

DS C

3.2.7 Розрахунок циліндричних обичайок з кільцями жорсткості,

що працюють під зовнішнім тиском (вакуумом)

Рекомендований профіль кілець жорсткості та максимальна відстань між ними для апаратів, що працюють під вакуумом, наведені в таблиці 3.10.

Для визначення товщини стінки обичайки S або відстані між кільцями жорсткості b при заданому тиску P використовують номограму, яка наведена на рисунку 3.7, при цьому приймають l  b .

Площу поперечного перерізу кільця жорсткості рекомендується приймати відповідно до таблиці 3.10 при виконанні умови

I  I _p , (3.45)

де I – ефективний момент інерції розрахункового поперечного перерізу кільця жорсткості, мм⁴;

^I _p – розрахунковиймм₄. ефективний момент інерції кільця жорсткості, Ефективний момент інерції розрахункового поперечного перерізу кільця жорсткості визначають за формулою l1 S C3

I  Iк   e2  Aк le S C , (3.46)

10,9 A_к l_e S C

де I_к – момент інерції поперечного перерізу кільця жорсткості відносно осі, яка проходить через центр його ваги (відносно осі X-X відповідно до рисунка 3.5), мм⁴; l₁ – відстань між двома суміжними кільцями жорсткості по осям, що проходять через центри ваги їх поперечних перерізів, мм; e – відстань між центром ваги поперечного перерізу кільця жорсткості та серединною поверхнею обичайки, мм; ^A_к – площа поперечного перерізу кільця жорсткості, мм²; ^l_e – ефективна довжина стінки обичайки, мм.

Момент інерції поперечного перерізу кільця жорсткості прямокутної форми визначається за формулою t h³

I_k 

, (3.47)

12

де ^t – ширина поперечного перерізу кільця жорсткості, мм; h – висота поперечного перерізу кільця жорсткості, мм.

Ефективну довжину стінки обичайки визначають за формулою

l_e  min l₁; t 1,1 DS C^. (3.48)