2.1.1.1 Данные для расчета. Внутренний диаметр обечайки кожуха, распред-ой камеры1200 мм
Внутренний диаметр обечайки крышки кожуха 1200 мм
Давление расчетное в трубном пространстве 1 МПа
Давление расчетное в межтрубном пространстве 2,5 МПа
Расчетная температура в трубном и межтрубном пространстве1000С
Прибавка для компенсации коррозии 2 мм
Прибавка для компенсации минусового допуска 0,8 мм
Прибавка технологическая 1,26 мм
Материал кожуха, крышки кожуха сталь 16ГС
Материал распределительной камеры сталь ВСт3сп4
Рисунок 2.1 – Камера распределительная:
1 – обечайка камеры распределительной
2 – плоская крышка камеры распределительной
Рисунок 2.2 – Кожух конденсатора
1 – обечайка концевая
2 – обечайка центральная
3 – обечайка крышки кожуха
2.1.1.2 Расчет толщины стенки обечайки кожуха
Толщина стенки обечайки кожуха рассчитывается на прочность по следующим формулам:
( 2.1 )
где: ( 2.2 )
где S – исполнительная толщина стенки обечайки кожуха, распределительной камеры, крышки кожуха, мм;
SР – расчетная толщина стенки обечайки кожуха, распределительной камеры, крышки кожуха, мм;
С – суммарная прибавка к расчетной толщине стенки:
( 2.3 )
Где С1 – прибавка для компенсации коррозии, мм;
С2 – прибавка компенсации минусового допуска, мм
С=2+0,8=2,8 мм.
Р – расчетное внутреннее избыточное давление, МПа;
D – внутренний диаметр обечайки, мм;
[ ] – допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа. Для стали 16ГС при расчетной температуре 1000С[ ] = 177 МПа;
- коэффициент прочности продольного сварного шва. При двухсторонней, автоматической сварке и 100% контроле качества сварного шва = 1.
8,53 мм
S = 8,53+2,8=10,33мм.
Принимаем S = 14 мм по стандарт на листы. Условия применения формулы:
( 2.4 )
0,01 < 0,1
Условие применения формулы выполняется.
Допускаемое внутреннее избыточное давление определяется по формуле:
( 2.5 )
3,27МПа;
Должно выполняться условие:[P]>P. ( 2.6 )
3,27 МПа > 2,5 МПа.
Условие выполняется.
2.1.1.3 Расчет толщины стенки обечайки распределительной камеры. Толщина стенки обечайки распределительной камеры рассчитывается по формуле 2.1 и по формуле 2.2:
– допускаемое напряжение для стали ВСт3сп4 при расчетной температуре 1000С; [ ] = 149 МПа.
4,04мм
6,84мм
Из условия несущей способности обечайки принято S = 14 мм. Формула применима при выполнении условия 2.4:
Условие выполняется.
Допускаемое внутреннее избыточное давление определяется по формуле:
2,9МПа
Должно выполняться условие:2,9 МПа > 1,0 МПа
Условие выполняется.
2.1.1.4 Расчет толщины стенки обечайки крышки кожуха. Толщина стенки обечайки крышки кожуха рассчитывается по формуле 2.1 и по формуле 2.2:
9,25мм
S > 9,25 + 2,8 = 12,05 мм
Принята толщина S = 14 мм. Формула применима при выполнении условия:
Условие выполняется.
2.1.1.5 Расчет толщины стенки эллиптического днища крышки кожуха. Толщина стенки эллиптического днища рассчитывают по формулам:
; ( 2.7 )
где ; ( 2.8 )
где S1 – исполнительная толщина стенки днища, мм;
S1 Р – расчетная толщина стенки днища, мм;
С – суммарная прибавка, мм:
С = С1 + С2 + С3, ( 2.9 )
где С3 – прибавка технологическая, мм.
С = 2 + 0,8 + 1,26 =4,06 мм.
R – радиус кривизны в вершине днища, мм. Для стандартного днища с
Н = ;
R = DДН = 1300 мм.
9,21мм,
мм.
Принимаем S = 14 мм по стандарту на листы.
Условие применения формулы:
Условие применения формулы выполняется.
Допускаемое внутреннее избыточное давление:
( 2.10 )
2,69МПа.
Должно выполняться условие:2,69 МПа > 1,6 МПа
Условие выполняется.
2.1.2 Расчет толщин стенок трубных решеток
2.1.2.1 Данные для расчета. Наружный диаметр прокладки 1268 мм
Внутренний диаметр прокладки 1210 мм
Давление расчетное в межтрубном пространстве 2,5 МПа
Температура расчетная 1000С
Шаг расположения отверстий в решетке 32 мм
Диаметр отверстий в решетке 25,5 мм
Прибавка для компенсации коррозии 2 мм
Рисунок 2.3 – Трубная решетка
2.1.2.1.1 Расчет толщины неподвижной трубной решетки производится по следующей формуле:
( 2.11 )
где S*p – расчетная и принятая толщина неподвижной и подвижной трубных решеток, мм;
Dсп – средний диаметр уплотнения, мм, определяется по формуле:
( 2.12 )
где Dнар – наружный диаметр уплотнения, мм;
Dвнутр – внутренний диаметр уплотнения, мм
мм
Yр – коэффициент прочности трубной решетки, определяется по формуле:
( 2.13 )
где tp – шаг расположения отверстий в решетке, мм;
do – диаметр отверстий в решетке, мм.
Получается:74,48 мм
Принимаем Sр = 75 мм с учетом наплавки ЛО 62-1.
Толщина стенки подвижной трубной решетки принимается равной толщине неподвижной решетки.
2.1.3 Расчет укрепления отверстий в камере распределительной по ГОСТ 24755-81
2.1.3.1 Данные для расчета
Внутренний диаметр аппарата 1200 мм
Давление расчетное 2,5 МПа
Температура расчетная 1000С
Исполнительная толщина стенки обечайки камеры
распределительной 14мм
Условный проход штуцера 200 мм
Длина штуцера 180 мм
Расчетная толщина стенки обечайки 4,06 мм
Исполнительная толщина стенки штуцера 16 мм
Прибавка к расчетной толщине стенки штуцера для
компенсации коррозии 2 мм
Прибавка для компенсации минусового допуска 0,8 мм
Материал обечайки Сталь 16ГС
Материал патрубка штуцера Сталь 16 ГС
Рисунок 2.4 – Схема укрепления отверстия
2.1.3.1.1 Расчет минимального диаметра отверстия, не требующего дополнительного укрепления, производится по следующей формуле:
, ( 2.14 )
где DР – расчетный внутренний диаметр, мм.
Sp– расчетная толщина стенки обечайки, мм
мм.
Следовательно, отверстия диаметром 285 мм и менее при толщине обечайки кожуха 14 мм дополнительного укрепления не требуют.
2.2 Расчет насоса
2.2.1 Расчет корпуса центробежного насоса
Задача расчета
Задачей проверочного расчета является определение отбракованной толщины стенки корпуса и сравнение ее с действительной толщиной стенки корпуса.
Рисунок 2.5 – Расчетная схема корпуса
2.2.1.1 Данные для расчета
Наибольшее рабочее давление в насосе, Р 0,5 МПа
Действительная толщина стенки корпуса насоса, δд 18 мм
Наибольший наружный диаметральный размер
корпуса в месте замера, D 280 мм
Рабочая температура, tр 100°С
Материал корпуса 25Л
Расчет
При проверочном расчете насоса должно выполняться условие:
δд > δотбр (2.15)
где δотбр - отбраковочная толщина стенки корпуса, мм;
δд - действительная толщина стенки корпуса, мм;
Определяется по формуле:
, (2.16)
где Р - наибольшее рабочее давление в насосе, МПа;
D - наибольший наружный диаметр,мм;
σпред - предельное напряжение для материала корпуса, при t=100°C для стали 25Л δпред=106 МПа;
Проверяем условие отбраковки 3>1,32 мм
Толщина стенки корпуса значительно превосходит отбраковочную, следовательно, прочность корпуса обеспечена.
2.2.2 Расчет вала насоса на прочность и виброустойчивость
Задачей расчёта является определение приведённого напряжения в опасном сечении вала к сравнении его с допускаемым, а также определение критической скорости вала и сравнении её с рабочей.
2.2.2.1 Данные для расчёта
Мощность на валу 4,5×103 Вт
Число оборотов 2950 об/мин
Материал вала Сталь 40Х
Масса рабочего колеса 11,2 кг
Масса полумуфты 0,22 кг
2.2.2.1.1 Расчёт изгибающих и крутящих моментов. Рассчитываем напряжения в опасных сечениях вала.
RA и RB рассчитываются из условия:
Сумма изгибающих моментов относительно А и В(рисунок 2.6):
Σ МD = 0; GK· 627 - RB · 285 - RA· 130 = 0;
ΣMC = 0; RA· 497 – Gм · 627 + RВ· 360 = 0;
где GM – вес полумуфты, Н;
GK – вес колеса, Н;
RB=; (2.17)
RA=; (2.18)
RA==243 Н;
RB==349,2 Н.
Рисунок 2.6 – Эпюры изгибающих и крутящих моментов
Проверка: МD= 0;
-Gм∙627+ RA× 497-RB∙342 =0; (2.19)
-2,2∙627+243 × 497-349∙342 = 0.
Крутящий момент рассчитывается по формуле:
(2.20)
где, n- число оборотов
N-мощность на валу,
2.2.2.1.2 Расчёт вала на прочность
Для обеспечения прочности вала в опасном сечении должно соблюдаться условие
(2.21)
где - эквивалентное напряжение в опасном сечении
- допустимое напряжение для стали 40Х
, (2.22)
где - напряжение возникающее под действием изгибающего момента, Мпа
- напряжение кручения возникающее под действием крутящего момента, МПа
и , (2.23)
где, WU- осевой момент сопротивления вала, мм3
WP– полярный момент вала, мм3
Ми и Мкр – изгибающий и крутящий момент соответственно Н мм
мм3 (2.24)
мм3 (2.25)
где, d – диаметр вала в опасном сечении вала; d =40 мм
6280 мм3
12560 мм3
6,1 Мпа
0,001178 Мпа
6,1 МПа
(2.26)
где, σd- предел прочности материала вала, для стали 40Х σв- 560МПа
nmax- максимальный запас прочности вала
nmax=1,6- 2,2, принимаем nmax=2,2
(2.27)
6,1 Мпа ≤254 МПа
Условие прочности выполняется
2.2.2.1.3 Расчёт вала на виброустойчивость
Для виброустойчивого вала должно выполнятся условие:
(2.28)
где, – рабочая скорость вала
кр – критическая скорость вала
Ступенчатый вал для удобства заменяется эквивалентным ему гладким валом
(2.29)
где, di – диаметр, мм
Li– ступень вала, мм