Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Рисунок 4 – Схема к определению краевых сил и моментов

Определим краевые силы и моменты из уравнения совместимости деформацией для места стыка обечайки с эллиптическим днищем

(0)

где - соответственно радиальные и угловые перемещения края цилиндрической оболочки под действием нагрузок P, Q₀, и М₀;

- соответственно радиальные и угловые перемещения края эллиптической оболочки под действием нагрузок P, Q₀ и М₀.

Подставляем в уравнение (13) соответствующие значения деформаций

(0)

где =_Э, R=a=600 мм, b=300 мм.

, (0)

где  - коэффициент Пуассона, =0,3.

,

,

,

.

Определим суммарные напряжения на краю эллиптического днища, меридиальное и кольцевое соответственно по формулам

(0)

(0)

где - соответственно меридиальные напряжения действующие от нагрузок Р, Q₀, М₀;

- соответственно кольцевые напряжения действующие от нагрузок P, Q₀, M₀.

Подставим соответствующие значения нагрузок в уравнение (16), (17)

, (0)

, (0)

МПа,

Определим суммарные напряжения на краю цилиндрической обечайки, меридиальное и кольцевые соответственно

, (0)

, (0)

где - соответственно меридиальные и кольцевые напряжения, действующие от нагрузок P, Q₀, M₀.

Подставим соответствующие значения погрузок в уравнение (20), (21)

, (0)

, (0)

МПа,

Определим максимальное напряжение на краю эллиптического днища и цилиндрической обечайке соответственно

,

,

, (0)

139,29 МПа < 145 МПа,

139,36 МПа < 145 МПа.

Таким образом, напряжения на краю соединяемых эллиптической и цилиндрической оболочек _maxЭ=139,29 МПа и _max=139,36 МПа меньше критического допускаемого напряжения []_кр=145 МПа, т.е. условие прочности в месте сопряжения элементов выполняется.

4 Расчет укрепления отверстий

Цель расчета: определение размеров укрепляющих элементов.

Расчетные схемы штуцеров приведена на рисунке 5.

Исходные данные для расчета:

• расчетное давление в колонне P_R = 11 МПа;

• внутренний диаметр колонны D=1200 мм;

• исполнительная толщина обечайки и днища s=50 мм;

• допускаемое напряжение при T=250 С и s=50 мм, []=145 МПа;

• допускаемое напряжение при T=250 С и s<50 мм, []=162 МПа;

• коэффициент прочности сварного шва =1;

• общая прибавка к толщине металла для корпуса колонны с=2 мм;

• общая прибавка к толщине металла для штуцера c_s=1 мм.

Рисунок 5— Основная расчетная схема соединения штуцера со стенкой сосуда

4.1 Выбор материала

Удаление материала стенки в вырезе эквивалентно удалению каких  то связей в системе и для сохранения ее равновесия необходима их компенсация.

Для изготовления штуцеров применяется сталь 16ГС допускаемое напряжение для которого при t_R=250 C равно []₂₅₀=162 МПа.

Для условного давления Р_у=11 МПа выбираются тонкостенные штуцера с фланцами по ОСТ 26-1410-76. Все размеры штуцеров заносятся в таблицу 2.

Таблица 2 — Таблица штуцеров

4.2 Расчетные диаметры

4.2.1 Расчетные диаметры укрепляемых элементов определяются по формулам

- для цилиндрической обечайки

D_R = D (0)

Для штуцеров A1, В1, В2, И, К1, К2, Р, С, М1, М2, Ж1, Ж2, Жn

D_R = 1200 мм.

- для эллиптических днищ при высоте днища H = 0,25D

, (0)

где x — расстояние от центра укрепляемого отверстия до оси эллиптического днища.

Для штуцера Д1, С

мм.

Для штуцера Е1, Г

мм.

4.2.2 Расчетный диаметр отверстия в стенке обечайке, ось которого совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия определим по формуле

d_р=d+2c_s, (0)

Для штуцеров A1, В1, В2, И, К1, К2, Р, С, М1, М2, Ж1, Ж2, Жn

при d = 273 мм, d_Р = 273 + 21 = 275 мм,

при d = 108 мм, d_Р = 108 + 21 = 110 мм,

при d = 159 мм, d_Р = 159 + 21 = 161 мм,

при d = 57 мм, d_Р = 57 + 21 = 59 мм,

при d = 450 мм, d_Р = 450 + 21 = 452 мм.

Расчетный диаметр отверстия для смещенного штуцера на эллиптическом днище определяют по формуле

, (0)

Для штуцера Д1

мм,

Для штуцера С

мм.

Для штуцера Е1

мм

Для штуцера Г

мм.

Выбранные диаметры удовлетворяют расчет.

4.3 Расчетные толщины

Расчетная толщина стенки штуцера нагруженного как внутренним так и внешним давлением определяется по формуле

, (0)

где ₁ — коэффициент прочности продольного сварного соединения штуцера, ₁ = 1, [₁]=162 МПа

при Д_у=50 мм, мм,

при Д_у=100 мм, мм,

при Д_у=150 мм, мм,

при Д_у=200 мм, мм,

при Д_у=250 мм, мм,

при Д_у=450 мм, мм.

Расчетные толщины удовлетворяю принятым толщинам.

4.4 Расчетные длины штуцеров

Расчетные длины внешней и внутренней частей круглого штуцера, показано на рисунке 6, участвующие в укреплении отверстий и учитываемые при расчете, определяют по формулам

, (0)

, (0)

Длину внешней части l₃ принимаем равной нулю.

Рисунок 6 – Схема укрепления отверстий в обечайке

при Д_у=50 мм, мм,

при Д_у=100 мм, мм,

при Д_у=150 мм, мм,

при Д_у=200 мм, мм,

при Д_у=250 мм, мм,

при Д_у=450 мм, мм.

Принятые длины штуцеров удовлетворяют расчетным длинам.

4.5 Одиночные отверстия

4.5.1 Отверстие считается одиночным, если ближайшее к нему отверстие не оказывает на него влияния, что имеет место, когда расстояние между наружными поверхностями соответствующих штуцеров удовлетворяют условию

, (0)

где - расчетные внутренние диаметры укрепляемого элемента, мм.

Для отверстий находящихся на обечайке

мм.

На цилиндрической части корпуса колонны отсутствуют отверстия, расстояние между которыми меньше 480 мм.

На днищах

мм.

На днищах отверстия считать взаимовлияющие, т.к.

b_исп=320-108/2-10-159/2-16=160,5 мм.

660 мм > 160,5 мм.

4.5.2 Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления при наличии избыточной толщины стенки сосуда вычисляется по формуле

, (0)

мм.

Для штуцеров В1, К1, К2, К, Р и М укрепление отверстий не требуется.

Для штуцеров А1, В2 и Жn требуется укрепление отверстий.

4.5.3 Расчет укрепления одиночных отверстий

При укреплении отверстия должно выполняться условие

l_1R(s₁ - s_1R - c_s)x₁ + l_2Rs₂x₂ + l_3R(s₃ - 2c_s)x₃ +

+ l_R(s - s_R - c)  0,5(d_R - d_0R)s_R, (0)

где s₁, s₂, s₃ — исполнительные толщины стенок штуцера, накладного кольца, внутренней части штуцера соответственно, мм.;

l_2R — исполнительная толщина накладного кольца, мм.;

x₁, x₂, x₃ — отношение дополнительных напряжений для внешней

части штуцера, накладного кольца, внутренней части штуцера соответственно;

c_s — сумма прибавок к расчетной толщине стенок штуцера, мм.;

l_R — расчетная ширина зоны укрепления в окрестности штуцера или торообразной вставки, мм.;

d_0R — наибольший расчетный диаметр отверстия, не требующего дополнительного укрепления при отсутствии избыточной толщины стенки сосуда, мм.

4.5.3.1 Расчет укрепления штуцера В2

Ширина зоны укрепления в обечайках, переходах и днищах

. (0)

Обечайка s=50 мм

мм.

Расчетная ширина зоны укрепления в стенке обечайки

l_R=L₀, (0)

l_R=240 мм.

Расчетная ширина накладного кольца определяется по формуле

, (0)

где s₂ – исполнительная ширина накладного кольца, мм;

s – исполнительная ширина стенки обечайки, мм;

D_R – расчетный внутренний диаметр укрепляемого элемента, мм.

Обечайка s=50 мм.

мм.

Отношения допускаемых напряжений

x₁ = min{1; [₁]/[]}, (0)

x₁=min{1;162/162}=1.

Для накладного кольца принимаем x₂=1; для внутренней части штуцера x₃=0.

Расчетный диаметр отверстия не требующего укрепления при отсутствии избыточной толщины стенки сосуда

, (0)

Обечайка s=50 мм.

мм.

Все найденные значения подставляем в формулу (34):

Обечайка s=50 мм. штуцер Д_у 150 мм.

61,42(16-5,65)1+14061+240(50-47,3-2)0,5(161-96)47,3

1643,7 мм²  1537,01 мм².

Допускаемое внутренне избыточное давление определяется по формуле

, (0)

где к₁=1 — для цилиндрических обечаек и конических переходов;

к₁=2 — для выпуклых днищ;

, (0)

где ₁ — коэффициент прочности продольного сварного соединения штуцера.

,

МПа.

4.5.3.2 Расчет укрепления штуцеров Ж1, Ж2, Жn.

Расчет проведем аналогично п. 4.5.3.1 и результаты расчета сведем в таблицу 3.

Таблица 3

4.6 Учет взаимного влияния отверстий днищ

Расчетная схема показана на рисунке 7

Рисунок 7 – Расчетная схема взаимовлияющих отверстий

Определим допускаемое давление для перемычек по формулам

Характеристики

Список файлов реферата