3.3 Расчет толщины стенки тонких оболочек при воздействии внутреннего давления
Основные зависимости приведены в приложении Б.
Толщина стенки определяется на основе ____________________прочности из следующего выражения
, (4)
где sэкв –________________________________________________________________МПа;
s1,s3 –_______________________________________________________________МПа;
[s] – ________________________________________________________________МПа.
В
соответствии с ГОСТ Р 52857.2 определение
расчетной
Sрас
и
исполнительной
толщин
стенок цилиндрической обечайки
производится по следующим зависимостям
, (5)
=
, (6)
где Sрас –___________________________________, мм;
(Sц ) –_______________________________________________мм, определяемая по ГОСТ;
Рtрас–____________________________________________________________________, МПа;
[s]t, –____________________________________________________________________, МПа;
j – ______________________________________________________________________
Сц – ____________________________________________________________________, мм, которая вычисляется по формуле
(7)
С0 – прибавка_______________________________________________________________, мм;
С1– прибавка ___________________________________________________________________
Если данных о проницаемости нет, то прибавка на коррозию принимается равной ____ мм;
С2 – прибавка_________________________________________________________________
С3 – ________________________________________________________________________
Прибавки С2 и С3 учитываются в том случае, если сумма прибавок (С2 + С3) вместе составляют более 5% от прибавки С1
Пример таблицы для определения суммы прибавок представлен в таблице 2.
Таблица 2- Определение суммы прибавок к расчетной толщине
Наименование параметра |
Значение |
|
Цилиндрическая обечайка |
Днище |
|
Прибавка для компенсации коррозии и эрозии, мм (при отсутствии данных С1 может приниматься равной 2 мм) |
С1 = мм |
С1 = мм |
Прибавка для компенсации минусового допуска, мм (определяется по таблице Приложения В по значениям Sцр и Sднр) |
С2 = мм |
С2 = мм |
Прибавка технологическая, мм |
С3 =0 (для цилиндрической обечайки принимаем С3 =0) |
С3 =0,7 (для эллиптического и полусферического днищ, изготавливаемых штамповкой С3 принимаем равной 15 % от Sднр) |
Сумма прибавок С2 и С3 (прибавки учитываются в тех случаях, когда их суммарное значение превышает 5 % расчетной толщины Sцр или Sднр) |
С2 + С3 = (или >5 % расчетной толщины Sцр ) |
С2 + С3 = (или >5 % расчетной толщины Sднр) |
Сумма прибавок к расчетной толщине стенки, мм |
Сц=С1+С2 +С3= |
Сдн=С1+С2 +С3= |
Методику нахождения толщины стенки необходимо изучить при решении задачи № 2 (таблица 3) в соответствии с выданным вариантом. Некоторые положения теории и справочные данные приведены в приложениях Б, В, Г, Д.
Исходные данные к задаче приведены в таблице 5 (см Отчет о практическом занятии №1, часть 1).
Пример решения задачи представлен в разделе 5, а также в приложении Г.
Задача № 2
1. Определить при исходных данных, представленных в таблице 5 (см Отчет о практическом занятии №1, часть 1):
- толщину стенки цилиндрической обечайки и днища;
- допускаемое давление для цилиндрической обечайки и днища.
2. Проверить прочность цилиндрической обечайки и днища
Таблица 3 – Исходные данные и решение задачи № 2
Параметр |
Вариант |
Вариант |
Вариант |
Вариант |
Вариант |
|||
Марка конструкционного материала |
|
|
|
|
|
|||
Температура расчетная стенки для рабочих условий, t tрас ,о С |
|
|
|
|
|
|||
Расчетное давление для рабочих условий, Рtрас, МПа |
|
|
|
|
|
|||
Расчетное давление для условий испытаний, Рирас, МПа |
|
|
|
|
|
|||
Диаметр внутренний колонного аппарата, DВ, мм |
|
|
|
|
|
|||
Коэффициент прочности сварного шва, φ |
|
|
|
|
|
|||
Допускаемое напряжение для рабочих условий при расчетной температуре, [σ]tкор, МПа |
|
|
|
|
|
|||
Допускаемое напряжение для условий испытаний при расчетной температуре, [σ]икор, МПа |
|
|
|
|
|
|||
Цилиндрическая обечайка |
||||||||
Расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки, мм
|
Примечание: - толщину стенки по желанию можно рассчитывать для двух условий (рабочих и гидроиспытания) и выбрать наибольшее значение толщины стенки, либо только для рабочих условий |
|||||||
|
|
|
|
|
||||
Сумма прибавок к расчетной толщине, Сц=С1+С2+С3,мм (приложения В,Г) |
|
|
|
|
|
|||
Исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки (по ГОСТу, приложение В), Sисп(ГОСТ), мм Sисп(ГОСТ) ≥ S црас + Сц |
|
|
|
|
|
|||
Проверка применения расчетных формул (условие тонкостенности)
|
|
|
|
|
|
|||
Допускаемое давление, МПа
|
|
|
|
|
|
|||
Проверка условия прочности Ррасt ≤ [Р]t |
|
|
|
|
|
|||
Вывод (выполняется или нет условие прочности. Если выполняется, то определить, насколько полно исчерпана несущая способность. Если не выполняется, указать, что необходимо предпринять)
|
|
|
|
|
|
|||
Днище |
||||||||
Тип днища |
|
|
|
|
|
|||
Расчетная толщина стенки днища, мм
где R=Dв для эллиптического днища; R=Dв /2 – для полусферического днища |
Примечание: - толщину стенки по желанию можно рассчитывать для двух условий (рабочих и гидроиспытания) и выбрать наибольшее значение толщины стенки, либо только для рабочих условий |
|||||||
|
|
|
|
|
||||
Сумма прибавок к расчетной толщине, Сдн, мм |
|
|
|
|
|
|||
Исполнительная толщина стенки днища (по ГОСТу, приложение В), Sдн, мм Sднисп(ГОСТ) ≥ Sдн рас + Сдн |
|
|
|
|
|
|||
Проверка
условия
применения расчетных формул
(условие тонкостенности)
|
|
|
|
|
|
|||
Допускаемое давление, МПа
|
|
|
|
|
|
|||
Проверка условия прочности Ррасt ≤ [Р]t. Если условие не выполняется увеличить толщину стенки и повторить расчет
|
|
|
|
|
|
|||
Вывод (выполняется или нет условие прочности. Если выполняется, то определить, насколько полно исчерпана несущая способность. Если не выполняется, указать, что необходимо предпринять)
|
|
|
|
|
|
|||
Определение стоимости корпуса аппарата |
||||||||
Объем материала цилиндрической обечайки, м3
где Нц - высота цилиндрической обечайки: Нц =( hводы – 2 *0,25*Dв) – для эллиптического днища; Нц=(hводы–2*0,5*Dв)–для полусферического днища.
|
|
|
|
|
|
|||
Масса цилиндрической обечайки, mц, кг (Приложение Д) mц=Vц∙ρме, где ρме=7850 кг/м3- плотность металла
|
|
|
|
|
|
|||
Масса днища, mдн, кг (приложение Д)
|
|
|
|
|
|
|||
Масса корпуса КА, mкор = mц + mдн, кг
|
|
|
|
|
|
|||
Стоимость тонны стали, Сст, руб/тонны (кг) |
|
|
|
|
|
|||
Стоимость корпуса аппарата, Скор, руб Сапп= Сст∙mкор
|
|
|
|
|
|
|||
Вывод об оптимальности конструирования корпуса аппарата |
|
|||||||
.
Если условие не выполняется, уменьшить
Sисп(ГОСТ)
,
.Если
условие не выполняется, уменьшить
Sисп(ГОСТ)
