27 Вопрос.

I. Плоские круглые днища представляют собой круглые пластины 1 с плавным торовым переходом 2 и отбортовкой на цилиндр 3 или без оных (рис. 5.13), привариваемые по контуру к обечайке корпуса аппарата или присоединяемые к ней другими способами

Плоские днища и крышки рассчитывают как круглые сплошные пластины, нагруженные равномерно распределенной нагрузкой.

Максимальное напряжение пластины, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой и свободно опертой по периметру, при  = 0,3. В то же время для сферической оболочки наибольшее мембранное напряжение . Следовательно, при одинаковых толщинах сферического и плоского днищ, нагруженных одинаковым давлением , отношение максимальных напряжений составит .

Плоские неотбортованные днища просты в изготовлении и дешевы, но при значительных перепадах давления получаются тяжелыми и громоздкими. Поэтому их нецелесообразно устраивать в аппаратах, работающих под давлением более 0,07 МПа. Применение их в аппаратах под давлением допустимо лишь в тех случаях, когда оно вызывается необходимостью размещения и монтажа внутренних устройств и частей или удобством соединения с другими частями, как, например, трубные доски При необходимости допускается применение плоских неотбортованных круглых днищ при условии, что днище будет приварено внутри сосуда или аппарата Исключением являются днища кованых аппаратов, в которых по технологическим и экономическим соображениям плоские неотбортованные днища (несмотря на высокое давление в аппаратах и независимо от их диаметра) находят широкое применение. Плоские неотбортованные днища применяют в качестве люков и заглушек для аппаратов, работающих при значительных давлениях.

Таким образом плоские неотбортованные днища и крышки целесообразно применять в конструкциях сварных тонкостенных сосудов и аппаратов вертикального и горизонтального исполнения. При этом плоские днища снизу аппарата следует применять в вертикальных цилиндрических сосудах, работающих под наливом при атмосферном или близком к нему давлении, а также при установке аппарата днищем на сплошное основание (рис. 5.15). Верхние днища в таких аппаратах можно выполнять также плоскими. При этом их (особенно для диаметров аппарата более 800 мм) рекомендуется укреплять ребрами, исходя из жесткости и возможных нагрузок на них в процессе эксплуатации и обслуживания. Вместе с тем, следует иметь в виду, что при диаметре указанных аппаратов более 1,5 м верхние днища часто бывает целесообразным выполнять в виде неотбортованных сферических или конических (с большим углом при вершине) днищ. Боковое размещение плоских отбортованных или неотбортованных днищ можно наблюдать в горизонтальных цилиндрических резервуарах работающих под атмосферным давлением.

Согласно ГОСТ 1262378 плоские стальные неотбортованные днища могут изготавливаться плазменной резкой из листового проката толщиной от 4 до 25 мм с базовым наружном диаметре от 133 до 480 мм или внутреннем диаметром от 400 до 5600 мм. При этом плоская круглая заготовка днища может состоять из одной или нескольких частей, сваренных между собой встык швом со сплошным (желательно двухсторонним) проваром (рис. 5.3).

Плоские отбортованные днища (рис. 5.14, и, к) надежнее и дороже в изготовлении, но зато обеспечивают более благоприятные условия работы сварного шва, нежели неотбортованные.

Согласно рекомендациям ПБ 03-384-03, плоские днища, применяемые в сосудах и аппаратах работающих под давлением более 0,07 МПа, должны быть обязательно отбортованными и изготавливаться из поковок. При этом должны выполняться следующие условия:

• расстояние от начала закругления до оси сварного шва (рис. 5.14, и) должно быть ;

• радиус закругления в днище (рис. 5.14, и) должен быть r ≥ 2,5S;

• радиус кольцевой проточки в днище (рис. 5.14, к) 0,25S ≤ r ≥ 8 мм;

• наименьшая толщина днища (рис. 5.14, к) в месте кольцевой проточки должна быть 0,8S₁ ≤ S₂ ≥ S.

Согласно ГОСТ 1262278 плоские стальные отбортованные днища могут изготавливаться толщиной от 4 до 12 мм при базовом наружном диаметре от 133 до 1420 мм или внутреннем диаметре от 400 до 4000 мм. Высота цилиндрической части отбортовки днища может быть 25 или 30 мм, а радиус отбортовки  30 мм.

II. Плоские прямоугольные днища. Конструкция плоских прямоугольных днищ для аппаратов, работающих под избыточным давлением (сварных и литых), должна иметь профиль типа плоских круглых днищ с отбортовкой (. При этом r  5S₁. Технология изготовления таких днищ для сварных аппаратов  штамповка.

Область применения, достоинства и недостатки плоских прямоугольных днищ идентичны плоским круглым днищам.

III. Плоские кольцевые днища. Особенности конструирования и расчета на прочность плоских кольцевых днищ будут подробно рассмотрены на отдельном практическом занятии.

IV. Плоские фланцевые крышки чаще всего имеют круглую форму, однако в ряде случаев находят применение фланцевые крышки прямоугольной формы, значительно реже  фасонной.

Прямоугольные фланцевые крышки, независимо от их материала и давления, большей частью выполняются плоскими без отбортовки. При повышенных давлениях среды и значительных размерах крышек их необходимо укреплять ребрами жесткости аналогично соответствующим днищам. Типовые конструкции плоских фланцевых крышек показаны на рис. 5.16.

Достоинства плоских днищ и крышек:

• простота изготовления;

• низкая стоимость.

Недостатки плоских днищ и крышек:

• не равномерное распределение напряжений вдоль образующей днища или крышки;

• значительные концентрации напряжений (особенно у неотбортованных днищ) в месте их присоединения к обечайке аппарата;

• не возможность использования без элементов укрепления при больших диаметрах и давлениях в аппарате.

Расчетная толщина стенки этих же днищ при способе их присоединения к обечайке согласно рис. 5.14, аи, определяется по формуле

,