Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Обичайки та днища (стр. 44 из 74)

де ^V₁ – коефіцієнт зниження міцності.

При роздільному зміцненні кожного отвору коефіцієнт зниження міцності визначають за формулою

а – при розташуванні отворів на твірної циліндричної обичайки; б – при розташуванні отворів по нормалі до поверхні зміцнюваного елемента, в – при розташуванні отворів на поверхні зміцнюваного елемента зі зміщеними штуцерами

Рисунок 3.42 – Розрахункові схеми зміцнення взаємовпливаючих отворів

 l1p S1 Cs 1  l2 p S2 2  l3 p S1 Cs Cs11 

 V₁ min _



 2 b   Dp 1 b 

l₁p ^S₁ ^C_s₁  ^l₂p ^S₂ ₂  ^l₃p ^S₁ ^C_s ^C_s1₁

 .



 1 

_1; bS C 

     1p 

 3    K1     

 bS C 



    1p  

Dp 1 b 

  

(3.197)

Параметри з одним і двома штрихами у формулі (3.197) відносяться відповідно до елементів зміцнення першого і другого отвору.

Якщо вісь зварного шва обичайки (днища) віддалена від зовнішніх поверхонь штуцерів понад три товщини стінки зміцнюваного елемента,

3 S , і не перетинає перемичку (рисунок 3.43), коефіцієнт міцності зварного шва у формулах (3.196-3.198) приймають рівним 1 . В інших випадках коефіцієнт  приймають залежно від виду та обсягу контрольованих швів за таблицею 3.2. Коефіцієнти міцності подовжніх зварних швів штуцерів приймають рівними ₁ 1 і ₁ 1, якщо кути  і  (рисунок 3.43,б) складають понад 60°. В інших випадках приймають ₁ 1 і ₁  1 залежно від виду та обсягу контрольованих швів.

При спільному зміцненні двох взаємовпливаючих отворів (рисунок 3.44) загальним накладним кільцем коефіцієнт зниження міцності визначають за формулою

 l1p S1 Cs 1  l1p S1 Cs1  L2 S2 2  

 V₁ min _



 2 b   Dp 1 b  l₃ p ^S₃ ^C_s ^C_s1₃  ^l₃p ^S₁ ^C_s ^C_s1₁

 , 

 1 

 1;

     1p 



 3    K1     



    1p  

Dp 1 b 

  

(3.198)

де ^L₂ – розрахункова ширина зони зміцнення при використанні загального зміцнювального кільця для двох отворів, мм.

L₂ ^minb; l₂ p  l₂p . (3.199)

Коефіцієнт ^K₃ для циліндричних і конічних обичайок визначають за формулою

K₃0,5 1cos²_, (3.200)

де  – кут, град., який визначають відповідно до рисунка 3.34 Для опуклих днищ коефіцієнт ^K₃ приймають рівним 1. Зміцнення отворів в апаратах, що працюють під зовнішнім тиском

Розрахунок зміцнення взаємовпливаючих отворів в апаратах, що працюють під зовнішнім тиском, проводять для кожного з цих отворів окремо відповідно до пункту 3.4.6.

Допустимий зовнішній тиск у границях пластичності P_П визначають для кожного отвору за формулою (3.193) і для перемички – за формулою (3.196), після чого з отриманих значень приймають менше.

Допустимий зовнішній тиск у границях пружності P_Е визначають за формулою (3.22), а допустимий зовнішній тиск P – за формулою (3.195).

Для обичайок з кільцями жорсткості розрахунок проводять для кожної ділянки з отворами між суміжними кільцями.

а – розташування подовжнього зварного шва штуцера, ввареного в обичайку; б – розташування подовжніх зварних швів на суміжних штуцерах, вварених в обичайку

Рисунок 3.43 – Розрахункова схема до урахування впливу зварних швів Розрахункова ширина зони зміцнення визначається за формулою

а – круглим накладним кільцем; б – несиметричним накладним кільцем Рисунок 3.44 – Спільне зміцнення взаємовпливаючих отворів

3.4.8 Приклади розрахунку зміцнення отворів

Приклад 3.28

Виконати зміцнення отворів на циліндричній обичайці горизонтального апарата (рисунок 3.45), що працює під внутрішнім надлишковим тиском. Розрахунковий тиск в апараті P 0,65МПа, розрахункова температура стінки апарата t  100 °С, внутрішній діаметр обичайки

D  2400мм, виконавча товщина стінки обичайки S  8 мм, розрахункова товщина стінки обичайки ^Sp  4,42 мм. Матеріал обичайок апарата та люка – сталь марки 09Г2С, патрубків штуцерів – сталь марки 10Г2. Внутрішній діаметр обичайки люка А d  500мм, штуцери Б і В виготовляються з труби 57×3 мм. Товщина стінки обичайки люка відповідно до галузевого стандарту [30] на умовний тиск 1,0 МПа складає

^S₁ 8 мм, довжина обичайки люка – ^l₁ 200мм. Добавку для компенсації корозії і ерозії циліндричної обичайки та люка прийняти рівною C₁ ^C_s1  2 мм.

Група апарата за ГСТУ 3-17-191-2000 – 1.

Визначаємо розрахункові діаметри зміцнюваного елемента (обичайки) по центру зміцнюваних отворів за формулою (3.162)

D_p Dp  D_p  D  2400 мм.

Добавка для компенсації мінусового допуску обичайки товщиною S  8 мм за таблицею 3.4 складає С2  0,8 мм .

Суму добавок до розрахункової товщини стінки обичайки визначаємо за формулою (3.11)

С  С1 С2  2 0,8  2,8 мм.

Розрахунковий діаметр поодинокого отвору, що не вимагає додаткового зміцнення при надлишковій товщині стінки посудини, визначаємо за формулою (3.165)

d0  2  SS_pC  Dp S C  0,8



 2^_

⁸^^2,80,8^_ 24008  2,8  84,1 мм.

 4,42 

Рисунок 3.45 – Горизонтальний апарат з приварними еліптичними днищами Перевіряємо необхідність зміцнення отвору під люк А.

Так як обичайки апарата та люка виготовляються із однієї марки сталі і мають однакової товщини, суми добавок до розрахункових товщин їхніх стінок приймаємо рівними

C_s  С  2,8 мм.

Розрахунковий діаметр отвору в стінці обичайки під люк А, вісь якого збігається з нормаллю до поверхні, визначаємо за формулою (3.167) dp  d  2 C_s  500  2  2,8  505,6 мм.

Умова (3.166)

dp  505,6  d₀ 84,1мм

не виконується, отже, потрібно додаткове зміцнення отвору в обичайці під люк.