3.6. Расчет узлов сопряжения приварного днища с цилиндрической обечайкой.
Узлы сопряжения оболочек днище-обечайка и крышка-обечайка идентичны. Рассмотрим расчет узлов сопряжения на примере крышка-обечайка.
Рис. 8. Схема к определению краевых сил и моментов цилиндрической обечайки с эллиптической крышкой.
R=D/2=1 м – радиус обечайки (крышки).
a=D/2=1 м – большой радиус эллипсоида
b=D/4=0,5 м – малый радиус эллипсоида.
σкр=1,3σ=290,33 МПа – критическое напряжение.
Запишем уравнение совместности деформаций:
|
|
По формулам для определения нагрузок, перемещения и напряжений на краю оболочек решим систему равнений :
где
;
μ
– коэффициент Пуассона μ=0,5.
Решая систему уравнений получаем :
Q0=0,01822
М0=0.
Найдем суммарные напряжения на краю цилиндрической обечайки:
мередианальное: 
кольцевое:
σmax=91,64 [МПа] , которое меньше σкр. Условие прочности в местах сопряжения элементов выполняется.
Найдем суммарные напряжения на краю эллиптической крышки :
мередианальное: 
кольцевое:
σmax=91,64 [МПа] , которое меньше σкр. Условие прочности в местах сопряжения элементов выполняется.
3.7. Выпор опор и проверка прочности стенки аппарата под опорой.
Аппарат устанавливается на плоское днище. Выбор опор и проверку прочности стенки аппарата под опорой производить не требуется.
3.8. Подбор строповых устройств и проверка прочности стенки аппарата в месте крепления стропового устройства.
Строповые устройства расчетом не проверяются, а выбираются стандартные на ближайшую большую грузоподъемность. Характеристики строповых устройств и методика выбора приведена в литературе [1]. Из схемы подъема аппаратов с помощью строповых устройств по ГОСТу 13716-68, приведенной в литературе [2], выбираем тип и количество строповых устройств.
Рис.3.8.1.. Схемы подъема аппаратов с помощью строповых устройств по ГОСТу 13716-68.
Число строповых устройств примем z=2.
Нагрузку, воспринимаемую строповым устройством найдем по формуле:
|
( |
где P – сила, действующая на строповые устройства (без учета среды), λ=1 – коэффициент, учитывающий кол-во строповых устройств, z – кол-во строповых устройств. Q= 7,3575 кН.
Выбираем тип 1 строповых устройств – крюки сварные, исполнения 1
(рис. 17), при нагрузке на одно строповое устройство 0,08 МН.
Рис.3.8.2.. Крюки сварные. Исполнение1.
Таблица №7.Размеры крюка сварного.
Обозначение размера |
L |
B |
H |
h |
l |
l1 |
l2 |
l3 |
s |
s1 |
K |
K1 |
c |
Числовое значение размера, мм. |
235 |
200 |
128 |
57 |
150 |
100 |
42,5 |
60 |
30 |
22 |
20 |
6 |
3 |
Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции стропового устройства определяется по формуле:
|
((40) |
где σm0 – максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок (напряжение, возникающее в корпусе аппарата от собственного веса и веса других элементов, одновременно действующих на аппарат). A1, A2 – коэффициенты, принимаемые по рис. 18 в зависимости от параметров L/D и B/L; В1,В2 – коэффициенты, принимаемые по рис. 19 в зависимости от тех же параметров; φ1, φ2 – коэффициенты, принимаемые по рис. 120 в зависимости от параметра γ=0,5D/S0; N2 – коэффициент, принимаемый по рис. 21 в зависимости от угла α и параметра l2/e.
L/D=0,1175; B/L=0,851; γ=256,41. Примем угол строповки α=0⁰.
Таблица №8. Коэффициенты из уравнения [40].
A1 |
A2 |
B1 |
B2 |
φ1 |
φ2 |
N2 |
21 |
4,5 |
34 |
8 |
-0,01 |
0,9 |
1 |
Максимальное напряжение изгиба от реакции стропового устройства определяется по формуле:
|
(41) |
где А3, А4 – коэффициенты, принимаемые по рис. 22 в зависимости от параметров L/D и B/L; В3, В4 – коэффициенты, принимаемые по рис. 23 в зависимости от тех же параметров.
Таблица №9. Коэффициенты уравнения [41].
A3 |
A4 |
B3 |
B4 |
0,55 |
0,35 |
0,95 |
0,8 |
Проверим условие прочности стенки аппарата под строповым устройством по условию:
Условие прочности выполняется.
Заключение.
В данном курсовом проекте был сконструирован и рассчитан цельносварной емкостной аппарат вертикального типа с приварными плоскими днищем и крышкой. Условное обозначение аппарата: ВПП1-1-10-0. Выполнен прочностной расчет цилиндрической обечайки, плоских днища и крышки, крышки люка. Проведен расчет укрепления отверстий и расчет узлов сопряжения днища и крышки с цилиндрической обечайкой. Выбраны опоры и строповые устройства. Проверена прочность стенки под опорой и строповым устройством.
Библиографический список.
1. А.С. Тимонин. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: Справочник. Т. 1 – Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2002. – 852 с.
2.Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи. Под общей ред. Михалева М.Ф. – л.: Машиностроение, 1984, - 301 с.
3. ГОСТ Р 52857.1-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования. Введен в действие с 01.04.2008 г.
4. ГОСТ Р 52857.2-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек. Введен в действие с 01.04.2008 г.
5. ГОСТ Р 52857.3-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем и внешнем давлениях. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер. Введен в действие с 01.04.2008 г.
6. ГОСТ Р 52857.4-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность и герметичность фланцевых соединений. Введен в действие с 01.04.2008 г.
7. ГОСТ Р 52857.5-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет обечаек и днищ от воздействия опорных нагрузок. Введен в действие с 01.04.2008 г.
8. ГОСТ Р 52857.6-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках. Введен в действие с 01.04.2008 г.
9. ГОСТ Р 52857.8-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты с рубашками. Введен в действие с 01.04.2008 г.
10. ГОСТ Р 52857.9-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Определение напряжений в местах пересечений штуцеров с обечайками и днищами при воздействии давления и внешних нагрузок на штуцер. Введен в действие с 01.04.2008 г.
11. ГОСТ Р 52857.12-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Требования к форме представления расчетов на прочность, выполняемых на ЭВМ. Введен в действие с 01.04.2008 г.
12. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. Издание 2. – изд. Альянс, 2008 – 384 с.
13. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. Изд.3 – изд. Альянс, 2008 – 752 с.