3 Конструирование и расчет укрепления отверстий

Укрепление отверстий производится за счёт усиления зоны в непосредственной близости от отверстия (в области концентрации напряжений). Размеры этой зоны определяются в осевом сечении аппарата, проходящем через центр укрепляемого отверстия. Укрепление может осуществляться патрубком штуцера, утолщением укрепляемой стенки и накладным кольцом или бобышкой. Основной принцип укрепления состоит в том, чтобы в указанном сечении площадь, занимаемая удалённым за счёт отверстия металлом, была меньше избыточной площади сечения укрепляющих элементов, расположенных в зоне укрепления. При определении площади удалённого металла необходимо учесть площадь сечения отверстия, не требующего укрепления.

Рисунок 3.1 Схема расположения штуцеров

Рисунок 3.2 Основные размеры зоны укрепления отверстий

Цилиндрическая оболочка

Выход теплоносителя d = 100 мм.

Расчетный диаметр

D = D_R = 1,9 м.

Расчетный диаметр отверстия

d_R=d+2c₁=100+22=104 мм.

Расчетная толщина стенки

5,8 мм.

Диаметр отверстия, не требующего укрепления

= 254,8 мм.

d₀d_R,

условие выполняется, следовательно, укреплять отверстие не требуется.

Эллиптическое днище

Отверстия под термометр, манометр d = 50 мм.

Расчетный диаметр

2417,68 мм,

где Х – расстояние между осью вращения оболочки и параллельной ей линией, проходящей через центр отверстия.

Расчетный диаметр отверстия

мм.

Расчетная толщина стенки

10,74 мм.

Диаметр отверстия, не требующего укрепления

= 317,4 мм.

d₀d_R,

условие выполняется, следовательно, укреплять отверстие не требуется.

Отверстия под вход продукта, выход продукта, предохранительный клапан и резервный штуцер d = 80 мм.

Расчетный диаметр

2417,68 мм.

Расчетный диаметр отверстия

мм.

Расчетная толщина стенки

10,74 мм.

Диаметр отверстия, не требующего укрепления

= 317,4 мм.

d₀d_R,

условие выполняется, следовательно, укреплять отверстие не требуется.

Отверстие под люк d = 400 мм.

Расчетный диаметр

2809 мм.

Расчетный диаметр отверстия

мм.

Расчетная толщина стенки

12,5 мм.

Диаметр отверстия, не требующего укрепления

= 244,7 мм.

Условие d₀d_R не выполняется, следовательно, требуется укрепление отверстия.

Расчет укрепления отверстия люка

F_RF₀+F₁+F₂+F_K+F_б,

где F_R – площадь сечения, которую нужно компенсировать

1064,4 мм²;

F₀ – площадь сечения «лишнего» металла в стенке аппарата

F₁ – площадь сечения «лишнего» металла во внешней части штуцера

F₂ – площадь сечения металла во внутренней части штуцера; выступающая внутрь аппарата часть l₂=0:

F_K – площадь сечения накладного кольца, если отверстие укрепляется накладным кольцом

.

Примем s_к = 10 мм.

,

.

Примем b_к = 100 мм.

1064,4  983,3 + 142+ 0 + 1000;

1064,4  2125,3,

условие выполняется.

Коническое днище

Вход охлаждающей жидкости d = 100 мм.

Расчетный диаметр

2078,5 мм.

Расчетный диаметр отверстия

208 мм.

Расчетная толщина стенки

6,3 мм.

Диаметр отверстия, не требующего укрепления

= 713,7 мм.

d₀d_R,

условие выполняется.