Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Обичайки та днища (стр. 31 из 74)

Для з’єднання конічної обичайки з циліндричною меншого діаметра (рисунок 3.21,в) розрахунковий коефіцієнт міцності зварних швів визначають:

– під дією внутрішнього тиску або згинального моменту – за формулою (3.85);

– під дією зовнішнього тиску або осьової стискальної сили – за формулою (3.84).

Умови застосування розрахункових формул

Розрахункові формули застосовні:

– якщо половина кута при вершині конічного елемента складає

70^o ;

– при співвідношенні між виконавчою товщиною стінки ^S₁ , внутрішнім діаметром днища D і кутом  у межах

0,001 S1 cos  0,050;

D

– для з’єднання циліндричної і конічної обичайок без тороїдального переходу за умови виконання кутового шва з двостороннім суцільним проваренням;

– для з’єднання циліндричної і конічної обичайок без тороїдального переходу за умови

S₁ C  ^S₂ C ;

– для з’єднання циліндричної і конічної обичайок з тороїдальним переходом за умови

0  r

D  0,3 ;

– за умови, що виконавчі довжини перехідних частин обичайок ^a₁D і ^a₂D не менше розрахункових довжин ^a₁ і ^a₂ .

Розрахункові формули не застосовні для розрахунку на міцність конічних переходів у місцях кріплення сорочки до корпуса. У цьому випадку розрахунок проводять за стандартом [21].

Гладкі конічні обичайки, навантажені внутрішнім надлишковим тиском

Розрахункову товщину стінки гладкої конічної обичайки, навантаженої внутрішнім надлишковим тиском, ^S_кр , мм, визначають за формулою

P D^к  1 , (3.86)

S_кр 

2p _ P cos

де ^P – розрахунковий внутрішній надлишковий тиск, МПа; ^D_к – розрахунковий діаметр гладкої конічної обичайки, мм;

^_p – коефіцієнт міцності подовжніх зварних швів;

_ – допустима напружина для матеріалу конічної обичайки при розрахунковій температурі, МПа;

 – половина кута при вершині конічної обичайки, град.

Виконавчу товщину стінки гладкої конічної обичайки ^S_к , мм, визначають за формулою

S_к  S_кр  С (3.87)

і округляють до найближчого більшого значення стандартної товщини листового прокату.

Після визначення виконавчої товщини стінки гладкої конічної обичайки для з’єднання обичайок без тороїдального переходу приймають S₁  ^S_к , а для з’єднання обичайок з тороїдальним переходом ^S_т  ^S_к , за формулами (3.77) або (3.80) уточнюють розрахункову довжину перехідної частини ^a₁ , а за формулами (3.82), або (3.83) – розрахунковий діаметр гладкої конічної обичайки. Після цього за формулами (3.86) і (3.87) уточнюють виконавчу товщину стінки обичайки. Розрахунок проводять до збігання отриманої виконавчої товщини стінки з попередньо прийнятою.

Допустимий внутрішній надлишковий тиск Р, МПа, визначають за формулою

2_^p S^к С

P_. (3.88)

cos к С

При цьому повинна виконуватися умова P P.

Гладкі конічні обичайки, навантажені зовнішнім тиском

Розрахункову товщину стінки ^S_кр , мм, у першому наближенні визначають за формулою

S_кр  max K₂ D_E 10^2; ^{1,1PDE }_, (3.89)

 2^ _

де ^K2 – безрозмірний коефіцієнт;

P – розрахунковий зовнішній тиск, МПа; ^D_E – ефективний діаметр конічної обичайки, мм.

Коефіцієнт ^K₂ необхідно визначати за номограмою, наведеною на рисунку 3.7, залежно від коефіцієнтів ^K₁ і ^K₃ .

Коефіцієнт ^K₁ визначають за формулою

K₁  0,36

n^{y  P}_6 , (3.90)

де	ny – коефіцієнт запасу стійкості, який визначається за пунктом 3.2.4;
E – модуль подовжньої пружності матеріалу конічної обичайки при розрахунковій температурі, який визначається за таблицею 3.8, МПа. Коефіцієнт K3 визначають за формулою l K3  E , (3.91) DE
де	lE – ефективна довжина конічної обичайки, мм. Ефективну довжину конічної обичайки визначають за формулою D lE  Dм  2Sм , (3.92) sin
де	Dм – внутрішній діаметр циліндричної обичайки меншого діаметра, мм, (рисунок 3.23);

_{E 10}

^S_м – товщина стінки циліндричної обичайки меншого діаметра, мм. Ефективний діаметр конічної обичайки визначають за формулою

^D 2Dcos^м  2S^м ; 

_{ } 

D_E  max _ . (3.93)

 cosD0,31D  Dм  2Sм D100 DSм_к2CS^м tg_{ }

Для попереднього розрахунку ефективного діаметра конічної обичайки ^D_E виконавчу товщину стінки конічної обичайки ^S_к приймають рівною виконавчий товщині стінки циліндричної обичайки S діаметром D , яка з’єднується з конічною обичайкою.

Виконавчу товщину стінки конічної обичайки ^S_к визначають за формулою (3.89) і округляють до найближчого більшого значення стандартної товщини листового прокату

Після цього уточнюють ефективний діаметр конічної обичайки за формулою (3.93), значення коефіцієнта ^K₃ за формулою (3.91), коефіцієнта ^K₂ за номограмою на рисунку 3.7, розрахункову товщину стінки обичайки за формулою (3.89), а її виконавчу товщину – за формулою (3.87). Розрахунок виконують до збігання отриманої виконавчої товщини стінки обичайки з попередньо прийнятою.

Допустимий тиск визначають за формулою

P^П , (3.94)

P

PП ²

1 РЕ  

де P_П – допустимий зовнішній тиск за умови міцності, МПа;

P_E – допустимий зовнішній тиск за умови стійкості у границях пружності, МПа.

Допустимий тиск за умови міцності визначають за формулою

Р_П  2^{Sк  С} , (3.95)

cos к  С

а допустимий тиск за умови стійкості – за формулою

Рисунок 3.23 – Основні розміри конічного переходу

20,8106 E D 2,5

PE  ny  B1  lEE 100DSкE С , (3.96)

де ^B1 – безрозмірний коефіцієнт.

B₁  min ^_1,0; 9,45 ^DE  ^{DE }_ . (3.97)

 lE 100 Sк С

При цьому повинна виконуватися умова Р Р.

З'єднання циліндричної і конічної обичайок без тороїдального переходу і зміцнювального кільця

Конструкція з’єднання циліндричної і конічної обичайок без тороїдального переходу і зміцнювального кільця наведена на рисунку