Расчет и конструирование типового оборудования (стр. 21 из 35)
Толщину стенки конуса рассчитывают методом итерации, причем в качестве исходного значения
S1 при определении вспомогательных параметров по формулам (11.2) – (11.9) берут исполнительную толщину стенки цилиндрической рубашки.
Расчетную толщину стенки конуса определяют по формуле
S1p
, (11.13) 
где p1– коэффициент прочности сварного продольного шва рубашки, обычно принимается равным коэффициенту прочности сварных швов аппарата. Исполнительная толщина стенки конуса 
S1 S1p Cc . (11.14)Исполнительная толщина стенки конуса может получиться больше толщины стенки обечайки рубашки. В этом случае следует повторить расчет тех вспомогательных параметров, которые зависят от значения S2 и определить новое значение толщины стенки конуса. Расчет продолжают до совпадения предварительно принятой толщины стенки S2 и полученной в результате расчета толщины стенки конуса.
| 2 |  1 |  S1 Cc | p1 | |
| D1  | S1 Cc | |||
Допускаемое избыточное давление в рубашке 
B. (11.15)
A
Контрольные вопросы к лекции 11
1. Назначение рубашек.
2. Отъемные и неотъемные рубашки. Их преимущества и недостатки.
3. Основные конструкции неотъемных рубашек.
4. Особенности расчета аппаратов с рубашками.
5. Сопряжение рубашек с корпусом сосуда.
Лекция 12. Тема "Расчет цилиндрических обечаек при совместном действии нагрузок нескольких видов"
Рассматриваемые вопросы: Виды нагружений. Расчет цилиндрических обечаек при нескольких видах нагрузок: давлении, осевых сжимающих или растягивающих усилиях, внешнем изгибающем моменте.
12.1. Расчет цилиндрических обечаек при нескольких видах нагрузок: давлении, осевых сжимающих или растягивающих усилиях, внешнем изгибающем моменте
В реальных условиях на элементы корпуса аппарата могут одновременно действовать несколько нагрузок:
– внутреннее давление;
– наружное давление;
– осевое растягивающее усилие;
– осевое сжимающее усилие; – изгибающий момент; – поперечное усилие.
Так, например, на обечайку аппарата с перемешивающим устройством, кроме давления, будет действовать как осевое сжимающее усилие нагрузка от веса перемешивающего устройства и его привода (рисунок 12.1). На обечайки колонных аппаратов, установленных на открытых площадках, кроме давления, действует изгибающий момент от ветровой нагрузки (рисунок 12.2). Усилия от опорных нагрузок на обечайки горизонтальных аппаратов являются примером действия поперечного усилия (рис.12.3). Примером осевого растягивающего усилия может быть вес устройства, например питателя, присоединенного к нижней части аппарата с помощью фланцевого соединения (рисунок
12.4).
Рис.12.1. Аппарат с перемешивающим устройством
Рис.12.4. Горизонтальный аппарат, работающий под вакуумом и его расчетная схема
Нагрузки могут компенсировать друг друга или наоборот, действовать как бы в одном направлении.
При действии внутреннего давления в стенках аппарата возникают напряжения растяжения. Дополнительные напряжения растяжения может вызвать только осевое растягивающее усилие. Поэтому в случае совместного действия внутреннего давления и осевого растягивающего усилия сначала определяют расчетную толщину от действия каждой из нагрузок, а исполнительную толщину определяют по их сумме.
Расчетная толщина стенки от действия осевого растягивающего усилия определяется по формуле
Sp
, (12.1)где F – расчетное осевое растягивающее усилие;
– коэффициент прочности кольцевого сварного шва.Исполнительную толщину стенки обечайки без учета нагрузки, возникающей от действия внутреннего давления, определяют по формуле
S Sp C (12.2)и проверяют по допускаемому осевому растягивающему усилию
F
. (12.3)При этом должно выполняться условие F
При совместном действии нагрузок толщина стенки обечайки определяется из условия прочности или устойчивости от действия соответствующего давления, а затем проводится проверка условия устойчивости по формуле
1 0, , (12.4)где P – расчетное наружное давление; F – расчетное осевое сжимающее усилие;
М –расчетный изгибающий момент;
Q – расчетное поперечное усилие;
Р – допускаемое наружное давление;
F – допускаемое осевое сжимающее усилие; М – допускаемый изгибающий момент; Q – допускаемое поперечное усилие.Если одна или более из указанных нагрузок отсутствуют, то в формуле (12.4) соответствующее слагаемое не учитывается.
Внутреннее давление и осевое растягивающее усилие в формуле (12.4) не учитываются, так как при их совместном действии с другими нагрузками (осевым сжимающим усилием, изгибающим моментом, поперечным усилием) они создают напряжения противоположного знака, что создает запас прочности.
Все действующие нагрузки, входящие в формулу (12.4) определяются соответствующими методами расчета. Определение расчетного давления рассмотрено в лекции 9. Осевое сжимающее усилие обычно определяется как вес той части аппарата, которая его создает. Изгибающим моментом обычно является момент от действия ветровой нагрузки. Поперечное усилие, вызванное действием опор, будет определено далее при изучении опорных нагрузок в лекции .
Допускаемые нагрузки, входящие в формулу (12.4), рассчитываются по формулам, приведенным ниже.
Допускаемое осевое сжимающее усилие следует рассчитывать по формуле
F
F
, (12.5)где допускаемое осевое сжимающее усилие F из условия прочности
П
F D S C S C , (12.6)П
а допускаемое осевое сжимающее усилие в пределах упругости F E из условия устойчивости
min F ; F , если l D 10
F E E1 E2 , (12.7)F E1, если l D 10
где F E1 – допускаемое осевое сжимающее усилие из условия местной устойчивости в пределах упругости; F E2 – допускаемое осевое сжимающее усилие из условия общей устойчивости в пределах упругости.
Допускаемое осевое сжимающее усилие F E1 определяют по формуле
F E1
, (12.8)а допускаемое осевое сжимающее усилие F E2 – по формуле
F E2
ny , (12.9)где
– гибкость элемента.Гибкость определяют по формуле:
, (12.10)где lnp – приведенная расчетная длина.
Приведенную расчетную длину lnp принимают в зависимости от схемы аппарата.
При этом должно выполняться условие F
Допускаемый изгибающий момент рассчитывают по формуле
M
M
, (12.11)где допускаемый изгибающий момент M из условия прочности рассчитывают по формуле
П
М 0 25, D F , (12.12)П П