- •Прочностные расчеты элементов основного оборудования
- •Ставрополь
- •Введение
- •Лекция 1. Материалы, применяемые при изготовлении энергетического оборудования
- •1.1 Механические свойства материалов: диаграмма растяжения и напряжений. Виды нагружения Механические свойства материалов
- •Классификация сталей по применению и химическому составу представлена на рисунке 1.3.
- •Лекция 2. Влияние температыры, времени и термическойобработки на механические свойства материалов
- •1,5 2,0 · 10-3М – для жаровых туб;
- •0,5 1,05 · 10-3М – для остальных элементов конструкции.
- •Лекция 3. Основные критерии работоспособности теплосилового оборудования и выбор допускаемых напряжений
- •3.1 Виды, характеристики и практическое значение основных критериев работоспособности: прочность, выносливость, износостойкость, виброустойчивость, термостойкость
- •Теплостойкость заключается в способности устройства выполнять заданные функции при активном выделении тепла в рабочем эксплуатационном режиме.
- •Если коэффициент асимметрии цикла напряжения (Rσ) равен:
- •Лекция 4. Влияние условий изготовления и работы на прочность парогенератора
- •Лекция 5. Расчет плоских, конических и бесшовных штампованных днищ. Укрепление отверстий
- •5.1 Определение толщины стенки плоского, конического и эллиптического днища. Распорная распределенная сила и установка распорных колец
- •Где max – максимальные тангенциальные напряжения в пластине;
- •Откуда площадь сечения кольца будет составлять:
- •Полушаровое днище представляет собой полусферу, для которой тангенциальные напряжения равны меридиональным и составляют:
- •Нормативные требования к выпуклым днищам состоят в следующем:
- •5.2 Укрепление отверстий при помощи приварного штуцера, укрепление отверстий при помощи внешней или внутренней накладки
- •Для цилиндрических оболочек расчетный диаметр накладки определяют в зависимости от коэффициента (φ0) по уравнениям:
- •Лекция 6. Расчет аппаратов, нагруженных внешним давлением и аппаратов, сжатых осевыми силами
- •Двухволновом смятии
- •6.2 Расчет на устойчивость оболочек, сжатых осевыми силами. Применение колец жесткости
- •7.1 Условия прочности быстровращающихся деталей. Допускаемые напряжения и определение толщины диска, наружного диаметра и предельно допустимой скорости вращения
- •Лекция 8. Запас прочности Лекция 8
- •8.1 Понятие о временном пределе прочности. Выбор коэффициентов запаса прочности в зависимости от степени напряженности и ответственности элементов энергетического оборудования
- •Основного оборудования
- •355029, Г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2
6.2 Расчет на устойчивость оболочек, сжатых осевыми силами. Применение колец жесткости
При расчете на устойчивость цилиндрических оболочек, сжатых осевыми силами, критические напряжения, при которых оболочка теряет устойчивость, определяют по формуле:
(6.25)
Схема нагружения оболочки, сжатой осевыми силами, показана на рисунке 6.4.
Рисунок 6.4 – Схема нагружения цилиндрической оболочки, сжатой
осевыми силами
Подставляя в формулу (6.25) значение коэффициента Пуассона для сталей (μ = 0,3), получим расчетную формулу инженерного вида:
(6.26)
Вводя в уравнение (6.26) предусмотренный ГОСТом коэффициент запаса устойчивости (m = 2), получим расчетное выражение для допускаемого напряжения:
(6.27)
Расчет на устойчивость сферических и конических оболочек выполняется по аналогичной методике с использованием особенностей рассматриваемой конструкции.
Исследованиями установлено, что при потере устойчивости сферических оболочек в них возникают сравнительно мелкие вмятины и напряжения в момент потери устойчивости равны напряжениям в цилиндрической оболочке, сжатой осевыми силами. То есть:
(6.28)
Для
сферы:
Тогда:
откуда:
(6.29)
Подставляя значение критического давления (формула 6.29) в уравнение (6.28), получим формулу для расчета критического давления:
(6.30)
Если принять μ = 0,3, то окончательное выражение будет иметь вид:
(6.31)
Для эллиптических оболочек в расчетную формулу критического давления вводится дополнительный коэффициент (КЭ), учитывающий форму днища.
(6.32)
где КЭ = 0,85 1,0 – коэффициент эллиптичности днища.
При расчете конических оболочек для определения критического давления применима формула:
(6.33)
Применение колец жесткости позволяет сохранить форму оболочки при минимальной ее толщине.
Чем короче оболочка, тем она оказывается более жесткой, поэтому более рационально не наращивать толщину стенки оболочки, а уменьшать её длину за счёт применения колец жесткости. Схема расположения колец жесткости на корпусе оболочки показана на рисунке 6.5.
Рисунок 6.5 – Схема расположения колец жесткости
Выполняется расчет на прочность самого кольца жесткости. При этом считается, что на кольцо действует нагрузка, приходящаяся на поверхность между двумя соседними кольцами.
В момент потери устойчивости критическая распределенная нагрузка определяется по формуле:
н/м,
(6.34)
где:
– площадь поверхности между кольцами.
В расчёт на прочность вводится допускаемое давление:
(6.35)
где m – коэффициент запаса устойчивости оболочки.
Тогда уравнение (6.34) принимает вид:
(6.36)
Тогда критическое давление можно определить по формуле:
(6.37)
Допускаемое рабочее давление с учетом коэффициента запаса устойчивости оболочки будет равно:
(6.38)
ЛЕКЦИЯ 7. РАСЧЕТ БЫСТРОВРАЩАЮЩИХСЯ
ДИСКОВ
Цель лекции: освоение методик расчета на прочность быстровращающихся дисков, а также методик определения их габаритных характеристик и предельных скоростей вращения.
