5.8. Проверка на прочность и устойчивость корпуса аппарата

5.8.1. Проверка прочности

Расчет производится для всех расчетных сечений при .

Определяются продольные (меридианальные) напряжения на наветренной и подветренной сторонах соответственно по формулам

(5.50)

(5.51)

Кольцевые (тангенциальные) напряжения рассчитывается по формуле

(5.52)

где D_i – внутренний диаметр колонны в соответствующем расчетном сечении, мм;

S_i – исполнительная толщина стенки колоны в соответствующем расчетном сечении, мм;

С – сумма всех прибавок к расчетной толщине стенки, мм.

При в формулы (5.50), (5.51), (5.52) подставляется Р=Р₁, М=М₁, F=F₁; при Р=0, М=М₃, F=F₃.

Рассчитываются эквивалентные напряжения на наветренной и подветренной сторонах для и по формулам

(5.53)

(5.54)

где - коэффициенты прочности соответственно продольного и кольцевого швов. Если и , то Соответственно в противном случае эти коэффициенты выбираются по табл. 3.2.2.

Производится проверка прочности:

1. на наветренной стороне по формуле

(5.55)

2. на подветренной стороне по формуле

(5.56)

При этом, если и , то

Если условия (5.55) и (5.56) не выполняются, то необходимо увеличить толщину стенки корпуса и повторить расчет.

5.8.2. Проверка устойчивости.

Проверку устойчивости следует проводить для рабочих условий, условий испытания и монтажа.

1. колонны, работающие под внутренним избыточным давлением, и колонны, работающие без давления.

Если толщина стенки опорной обечайки меньше или равна толщине стенки самой нижней обечайки колонны и механические свойства материала обечайки колонны, то расчет колонного аппарата не производят. В этом случае достаточно произвести проверку устойчивости опорной обечайки. Для остальных колонн проверку устойчивости следует производить для каждого основного расчетного сечения по формуле

(5.57)

где [F], [M] - определяют по пункту 2) соответственно для рабочих условий, условий испытаний и монтажа.

2. колонны, работающие под наружным давлением.

Для условий испытания и монтажа проверку устойчивости необходимо проводить в соответствии с требованиями п. 1).

Для рабочих условий проверку устойчивости следует производить для каждого основного расчетного сечения по формуле

(5.58)

где [p], [F], [M] - для гладких цилиндрических обечаек определяют следующим образом:

а) обечайки, нагруженные внутренним избыточным давлением.

Допускаемое наружное давление необходимо определить по формуле

(5.59)

б) обечайки, нагруженные внутренним избыточным давлением

Допускаемое наружное давление следует определить по формуле

(5.60)

где допускаемое давление из условия прочности определяется по формуле

(5.61)

допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости определяется по формуле

(5.62)

в) обечайки, нагруженные осевым растягивающим усилием.

Допускаемое осевое растягивающее усилие следует рассчитывать по формуле

(5.63)

г) обечайки, нагруженные осевым сжимающим усилием.

Допускаемое осевое сжимающее усилие следует рассчитывать по формуле

(5.64)

где [F]_P – допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности

(5.65)

допускаемое осевое сжимающее усилие в пределах упругости из условия устойчивости

(5.66)

где [F]_E1 - допускаемое осевое сжимающее усилие, определяемое из условия местной устойчивости в пределах упругости по формуле

(5.67)

допускаемое осевое сжимающее усилие определяется из условия общей устойчивости в пределах упругости по формуле

(5.68)

где гибкость определяется по формуле

(5.69)

приведенную расчетную длину l_пр принимают по рисунку 5.24.

Примечание. В случае, если , формула (5.66) принимает вид

.

Для рабочих условий (n_y=2,4) допускаемое осевое сжимающее усилие можно определить по формуле

(5.70)

где коэффициенты следует определять по рисунку 5.25 и 5.26.

д) обечайки, нагруженные изгибающим моментом.

Допускаемый изгибающий момент следует рассчитывать по формуле

(5.71)

где [М]_Р – допускаемый изгибающий момент из условия прочности, который рассчитывается по формуле

(5.72)

[М]_Е – допускаемый изгибающий момент, из условия устойчивости в пределах упругости рассчитывается по формуле

(5.73)

Для рабочих условий (n_y=2,4) допускаемый изгибающий момент можно определить по формуле

(5.74)

где φ₃ - коэффициент, который следует определять по рисунку 5.27.