Том 2. Технология (1041447), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Они возникают также и в продольном шве обечайки. Поэтому из условий прочности напряжение должно быть о~и„. Требуемую толщину зтр листа обечайки определяют по формуле з, =,!тЯ/~о~~~, (21.5) Таблица 21.1 Спределение толщины г поясов резервуара ря !о а , мм тр Р Ьа, м Л' пояса Й, м я, мм 0,88 2,0 1,18 2,66 2,96 8 9 7,55 8,65 10,1 11,545 10,4 11,845 П р и и е ч а н и е.
Р— радиус цилиндра, равный 11,44 м; р — давление, равное 0,0!Ь, (МПа). В нахлесточных соединениях распределение напряжений неравномерно. В участках двойной толщины растягивающие напряжения, направленные по касательной к окружности, уменьшаются по сравнению с растягивающими напряжениями на участках вне нахлестки. Соответственно сокращаются значения кольцевых деформаций. Корпус в этих зонах имеет меньший диаметр, нежели между нахлестками, поэтому элементы, направленные по образующей, испытывают изгиб, 264 где р — давление, определяемое по формуле (21.1); Я вЂ” радиус резервуара в сечениях на расстоянии 300 мм от нижней кромки пояса рассчитываемой обечайки (см. рис.
21.2,а), т. е. у=йо. Чем меньше давление р, тем соответственно тоньше листы обечайки. По соображениям рационального конструирования наименьшую толщину обечайки в резервуарах принимают равной 4 мм. Кольцевые швы в резервуарах напряжены значительно меньше. При проектировании резервуаров в настоящее время применяют метод расчета прочности по предельному состоянию. При этом допускаемое напряжение определяется по формуле '1п '1р = Й~т1 и, (21.6) В резервуарах из стали Стз, сваренных электродами Э42, при использова. нии физических методов контроля швов расчетное сопротивление )ср=210 МПа, а .прн визуальном методе контроля )ср=180 МПа.
Коэффициент условий работы т=0,8; и=1,! — коэффициент перегрузки для гидростатического давления жидкости. Числовое значение 1о)р=210 0,8 1,1=153 МПа. Результаты определения толщины поясов резервуара объемом 1'=5000 и' (см. рнс. 21.1) приведены в табл. 21.!. Если в поясе предусмотрено отверстие для крепления труб (рис. 21.3,б), то обечайка в зоне отверстия ослабляется и в этом случае возможны два варианта расчета. 1. Допустим, что напряжение в сечении, ослабленном отверстием, о=рйуь ~г! (Ьп- Ы)з~'(~п)р, (21.7) где йп — высота пояса; д — диаметр отверстия. В этом случае отверстие не опасно, так как запас прочности в целом сечении настолько велик, что даже в месте выреза расчетное напряжение о оказывается меньше допускаемого.
2. Предположим, что напряжение в сечении, ослабленном отверстием, больше допускаемого [о1 р. В этом случае обечайку в зоне выреза обычно усиливают (рис. 21.3,в), например кольцом. Условно и) Щ) считают, что кольцо возмешает площадь металла, вырезанного из стенки.
Плоское днище резервуара (рис. 21.1,в), установленное на песчаное или бетонное основание, не несет рабочих усилий. Днище изготовляют из листов толщиной 4 — 8 мм в зависимости ог диаметра резервуара. Нередко по периферии днища под вертикальными стенками укладывают более толстые листы.
Например, если в средней части 8=6 мм, то на периферии з= =8 мм. Соединение цилиндрической части Рис. 21.4. Соединение цилиндс днищем является ответствен- ра с дииц!ем: а — вяд соединения; б — зпюра НЫМ ЭЛЕМЕНТОМ КОНСТРУКЦИИ (РИС. напряжения от изгиба 21.4,а) .
В месте соединения возникает изгибающий момент М, зависящий от толщины вертикальной стенки и днища, коэффициента жесткости основания и от длины участка листа днища (консоли), выступающего за стенку. Приближенно момент, возникающий в месте соединения, на единицу длины М~ — — 0,!раз. (21.8) Напряжение в стенке резервуара о = М ГЖ= 0,1рйзК ! за)6) =0,бра(з.
(2! .9) Примем р=0,1 МПа для воды при й=10 м; )г=10 м; а=1 см. При этих условиях а=60 МПа. Напряжение направлено параллельно образующей. Зпюра распределения напряжений от момента по высоте стенки резервуара показана на рис. 21.4,б. Установлено, что соединение цилиндрической части с днищем двумя непрерывными швами обеспечивает прочность, поэтому обычно специального расчета на прочность для этого соединения не производят.
265 о=6ада9з', (21.10) 267 Крыши резервуаров (см. рис. 21.1,6) проектируют при условии выполнения основного объема заготовительных и сварочных работ на заводе. При наличии средней стойки покрытие расчленяют на отдельные щиты. Щит состоит из двух элементов, направленных радиально, нескольких поперечин и листов покрытия, привариваемых к ним. Радиальные и поперечные элементы, образу ощие каркас щита, изготовляют из про=-;;.-:.м; фильных прокатных, гнутых или штампованных заготовок. Щит с одной стороны приварив ают к '! ' ( '.
! ~,':,~М"' оболочке, а с другой — опирают на центральную стойку. Рис. 21.5. Складчато-коническое по СтаЛЬНЫЕ ЛИСТЫ КРОВЛИ ИМЕЮТ толщину в=2 —:3 мм. Элементы каркаса воспринимают вертикальную нагрузку от собственного веса, веса снега, учитываемого в зависимости от района и угла наклона кровли, а также веса людей, которые могут находиться на кровле. Листовое покрытие рассматривается при расчете прочности как пластина с опорой по контуру. Приближенно пластина при расчете может приниматься прямоугольной (см. рис. 21.1,г). Обозначим через а меньшую сторону прямоугольника, Ь вЂ” большую. Напряжения в пластине от нагрузок д, равномерно распределенных по ее плоскости, где д — нагрузка от веса снега и собственного веса кровли; а= =0,192 при а=Ь; а=0,407 при а=0,5Ь; з — толщина кровли. Вес человека Р может рассматриваться в качестве эквивалентной распределенной нагрузки: Чо=2Р~(йЬ).
(21.11) Каркас расчленяют на отдельные стержни, которые рассматривают при расчете на прочность как балки со свободной опорой, работающие на поперечный изгиб под действием вертикальных сил. Если в конструкции резервуара предусмотрена средняя стойка, то она воспринимает около 33% всей вертикальной нагрузки на крышу. Она может быть нагружена как центрально (при условии симметричного загружения снегом всей крыши), так и эксцентрично. Стойку рассматривают как элемент, шарнирно закрепленный по концам, и проектируют согласно принципам расчета, изложенным в гл.
19. Она может иметь решетчатую форму или форму трубы. Иногда ее используют в качестве барабана для навивки рулонированной поверхности днища. Щитовые покрытия резервуаров могут выполняться складчато- коническими (рис. 21.5), что обеспечивает значительную жесткость, как местную (отдельных элементов), так и общую всего покрытия. 266 Непрерывно ведутся работы по увеличению объема цилиндрических резервуаров. В настоящее время изготовляют резервуары вместимостью до 50 000 м'. Проектируют резервуары еще больших размеров с двух- или трехслойными стенками цилиндрической части, составленными из рулонируемых полотнищ толщиной менее 16 мм.
$ 2. Цистерны Так как давление р от веса жидкости, как правило, очень мало, то определение толщины стенок на основании формулы (21.5) приводит к очень малому значению з. Цистерны с такими стенками не обладают достаточной жесткостью, поэтому расчетные давления определяют согласно специальным техническим указаниям. Конструктивные формы цистерн и типы сварных соединений выбирают в зависимости от условий работы.
Так, для хранения Рис. 21.6. Сварная горизонтальная цистерна нелетучих жидкостей (вода, масло, мазут) используют цистерны с неотбортованными днищами; их приваривают к обечайке угловыми швами. Сварные соединения листовых элементов обечайки нахлесточные. При этом днища делают коническими или даже плоскими. Плоские днища просты для изготовления, но при нагруженнях возникают значительные напряжения от изгиба и возможно возникновение пластических деформаций.
Для исключения пластических деформаций используют днища с отбортовкой, как это видно на рис. 21.6, где приведен пример горизонтальной стационарной цистерны из стали Ст3 объемом 75 м'. Цилиндрическая часть имеет продольные стыковые швы, расположенные вразбежку, и кольцевые нахлесточные соединения с угловыми швами. Толщина стенок цилиндрической части и днища з=4 мм. Днища сварены из нескольких листов стыковыми соединениями и имеют эллиптическую форму. Сопряжения цилиндра с днищем плавные.
В цистернах, предназначенных для транспортирования жидких продуктов, при движении возникают удары жидкости в днище, равносильные возникновению избыточного внутреннего давления. Поэтому все соединения транспортных цистерн выполняют стыковыми, как в сосудах, работающих под внутренним давлением, в том числе и соединение кромки отбортованного днища с цилиндрической обечайкой. 269 $ 3. Газгольдеры и сферические резервуары Газгольдеры конструируют в форме сосудов постоянного давления или постоянного объема. Последние более просты в изготовлении и позволяют хранить газ под высоким давлением.
Газгольдеры переменного объема эксплуатируются при низком давлении. Чаще применяют мокрые газгольдеры, в нижней части которых помещается вода (см. рис. 12.10,б). Над водой находятся телескоп и колокол. Колокол под давлением газа может подни- Рис. 21.7.
Газгольдер постоянного объема маться вверх вместе с телескопом. Колокол и телескоп зачерпывают воду своими карманами, которые служат затвором, не пропускающим газ наружу. Толщина стенок 4 мм, крыши колокола 2 — 3 мм. Газгольдеры постоянного объема (рис. 21.7) обычно имеют цилиндрическую форму диаметром несколько метров с выпуклыми, а нередко полусферическими днищами.
Продольные и кольцевые швы — стыковые. Все швы (продольные и поперечные в цилиндрической части, а также в сферах) являются рабочими. Напряжения в продольном шве цилиндрической части радиусом Я с толщиной стенки з а=рР~з, (21.12) а в поперечном шве сг1 —— р Р/(2з). (21.13) Напряжения в сферической части радиуса Яз с толщиной за составляют сго=р ЙоД2зо) (21.14) Подбор толщины стенок производят обычно по допускаемым напряжениям с учетом в первую очередь прочности продольного шва. Газгольдеры постоянного объема могут быть и сферическими (см. рис.
12.10,г). При замене цилиндрических газгольдеров сферическими достигается экономия металла около 20%. В.таких резервуарах соединения лепестков стыковые. Толщина лепестков обычно составляет 10 — 30 мм и, как правило, не превышает 40 мм. Это ограничение толщины диктуется отсутствием термообработки конструкции после сварки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
