Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Обичайки та днища (стр. 43 из 74)

D – внутрішній діаметр циліндричної обичайки або опуклого днища, мм;

^D_к – внутрішній діаметр конічної обичайки, переходу або днища по центру зміцнюваного отвору, мм; ^d _p – розрахунковий діаметр зміцнюваного отвору, мм;

^C_s – сума добавок до розрахункової товщини стінки штуцера, мм;

C – сума добавок до розрахункової товщини стінки обичайки, переходу або днища, мм;

S – виконавча товщина стінки обичайки, переходу або днища, мм;  – половина кута при вершині конічної обичайки (днища), град.

3.4.6 Зміцнення поодиноких отворів

Умова зміцнення поодинокого отвору

Розрахункова схема зміцнення отвору наведена на рисунку 3.40.

Розрахунок зміцнення отвору засновано на принципі компенсації. Для формулювання принципу розглядають площі перерізу “надлишкового” металу зовнішньої частини штуцера ^A₁, зміцнювального кільця ^A₂ , внутрішньої частини штуцера ^A₃ , зміцнюваного елемента ^A₄ і компенсованої площі перерізу металу, який вилучаэться зі стінки посудини для вварення штуцера A . Під “надлишковим” розуміють необхідний для зміцнення отвору метал у перерізі стінки зміцнюваного елемента, (обичайки, днища) і штуцера, розташований поза відповідними розрахунковими товщинами ^S p  C^{, S}1p  ^C_s , ^S₁ ^C_s ^C_s1 і такий, що не вихо-

дить за границі зони зміцнення ^l _p , ^l1_p , ^l2 _p , ^l3_p .

Рисунок 3.40 – Розрахункова схема зміцнення поодинокого отвору

Умова зміцнення поодинокого отвору має вигляд

A₁  A₂  A₃  A₄  A. (3.183)

“Надлишковий” метал зовнішньої частини штуцера ^A₁ , мм², визначають за формулою

A₁  l₁p S₁  S₁p  C_s 1 , (3.184)

де ^l1p – розрахункова довжина зовнішньої частини круглого штуцера,

яка бере участь у зміцненні отвору, мм;

^S₁ – виконавча товщина стінки штуцера, мм;

^S1p – розрахункова товщина стінки штуцера, мм;

^C_s – сума добавок до розрахункової товщини внутрішньої частини стінки штуцера, мм;

1 – відношення допустимих напружин матеріалів штуцера та зміцнюваного елемента.

Площу поперечного перерізу зміцнювального кільця ^A₂ , мм², що бере участь у зміцненні отвору, визначають за формулою

A₂  l₂p  S₂ 2 , (3.185)

де ^l₂ p – розрахункова ширина зміцнювального кільця, мм;

^S₂ – виконавча товщина зміцнювального кільця, мм;

2 – відношення допустимих напружин зміцнювального кілзміцнюваного елемента. ьця та

“Надлишковий” метал внутрішньої частини штуцера ^A₃ , мм², визначають за формулою

A₃  l₃p S₁  C_s  C_s11 , (3.186)

де ^l3p – розрахункова довжина внутрішньої частини круглого штуцера, що бере участь у зміцненні отвору, мм;

^S1 – виконавча товщина стінки штуцера, мм;

^Cs1– добавка для компенсації корозії та ерозії до розрахункової тощини _{стінки штуцера, мм.} в-

“Надлишковий” метал зміцнюваного елемента ^A₄ , мм², що бере участь у зміцненні отвору, визначають за формулою

A₄  l_p S  S_р  C, (3.187)

де ^l_p – розрахункова ширина зони зміцнення поблизу штуцера або тороподібної вставки, мм;

S – виконавча товщина стінки зміцнюваного елемента, мм;

^S _p – розрахункова товщина стінки зміцнюваного елемента, мм;

C – сума добавок до розрахункової товщини стінки зміцнюваного елемента, мм.

Компенсовану площу отвору A, мм², визначають за формулою

A  0,⁵ d _p  d_op  S _p , (3.188)

де ^d _p – розрахунковий діаметр отвору, мм; ^dop – розрахунковий діаметр, мм.

Розрахунковий діаметр визначається за формулою

d_op 0,4 D_p S C . (3.189)

Відношення допустимих напружин визначаються за формулами:

– для штуцера

1  min ^1,0; ^{1 }; (3.190)

  

– для зміцнювального кільця

2  min ^_ ,0; ^{2 } , (3.191)

1 _

  

де , ₁, ₂ – допустимі напружини для матеріалів відповідно зміцнюваного елемента, штуцера і зміцнювального кільця при розрахунковій температурі, МПа.

При використанні штуцерів довільної форми (рисунки 3.32,з і 3.41) умова зміцнення отвору визначається виразом

A₁  A₃  A . (3.192)

У формулі (3.192) площі ^A₁ и ^A₃ визначаються відповідно до рисунка 3.41.

Визначення допустимого тиску

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

P_ 2 K^{1 S C}_V , (3.193)

D_p  S CV

де ^K1 – безрозмірний коефіцієнт;

V – коефіцієнт зниження міцності.

Рисунок 3.41 – Розрахункова схема зміцнення поодинокого отвору штуцером довільної форми

Коефіцієнт ^K₁ приймають рівним

1дляциліндричнихі конічнихобичайок

К1    .

_2 дляопуклихднищ 

Коефіцієнт зниження міцності V визначається за формулою

 ^l1p ^S1 ^Cs ^1 ^l2p ^S2 ^2 ^l3p ^S1 ^Cs ^Cs1^1 

 1 

_ S C _

V  min 1; ,

^ l p  K₁  Dp 1  l p ^



(3.194)

де  – коефіцієнт міцності зварних з’єднань обичайок та днищ, приймається за таблицею 3.2;

^1 – коефіцієнт міцності подовжнього зварного шва штуцера.

Якщо зміцнюваний елемент піддається зовнішньому тиску, допустимий тиск визначаютьза формулою

P^П , (3.195)

P

1 P_П /P_E ²

де Р_П – допустимий зовнішній тиск у границях пластичності, який визначають за формулою (3.193) як допустимий внутрішній надлишковий тиск для елементів посудини або апарата з отвором, МПа;

P_E – допустимий зовнішній тиск у границях пружності для обичайки (днища) без отворів, МПа, який визначають за формулою (3.22).

3.4.7 Зміцнення взаємовпливаючих отворів

Зміцнення отворів в апаратах, що працюють під внутрішнім надлишковим тиском

Якщо не виконується умова (3.161), розрахунок взаємовпливаючих отворів (рисунки 3.34, 3.42) виконують у такий спосіб. Спочатку розраховуються зміцнення для кожного з цих отворів окремо відповідно до пункту 3.4.6, а потім перевіряється достатність зміцнення перемички між отворами, для чого необхідно визначити допустимий тиск для перемички P_в , МПа, за формулою

Pв 2 K1 S C V1 , (3.196) 0,5 Dp  Dp^  S CV₁

Pв 2 K1 S C V1 , (3.196) 0,5 Dp  Dp^  S CV₁