5. Расчет гладких цилиндрических обечаек, нагруженных наружным давлением

Наружное давление более опасное, чем внутреннее. Под действием наружного давления корпус аппарата может потерять прочность и устойчивость.

Потеря прочности происходит в случае если напряжение достигает предела текучести

Устойчивость корпуса – это сохранение геометрической формы

Виды нагрузок:

Р – наружное давление

F – сжимающая сила

М – изгибающий момент

Q – поперечная сила

Наружное давление может быть представлено в виде:

а) разряжение

б) в виде остаточного давления

Рнар = Ратм – Рост= 0,1 – Pост

в) в виде вакуумного давления

Рнар = Рвак

1. Расчетная схема

2. Исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки:

Значение коэффициента К₂ определяется по графику (номограмме)

ГОСТ 14249-89 (с.8)

При этом коэффициент К₂= f(К₁, К₃)

n_у – коэффициент запаса устойчивости

n_у = 2,4 – для рабочих условий

n_у = 1,8 – для условий испытаний

Е – модуль продольной упругости

l – расчетная длина цилиндрической обечайки

l = L + 3l₃

l₃ = H/3 – для выпуклого днища

l₃ = D/6tg - для конуса без отбортовки (- половина центрального угла конуса)

l₃ = max {rsin; D/6tg} – для конуса с отбортовкой

3. Полученное значение толщины стенки должно быть проверено по допускаемому наружному давлению, которое определяется по формулам:

Где

4. Условие прочности и устойчивости

Р  [P]

6. Р асчет гладких цилиндрических обечаек, нагруженных осевой растягивающей силой

1. Расчетная схема

2. Расчетная растягивающая сила F_р = F_ж + F_G

F_ж , F_G – растягивающая сила от жидкости и веса аппарата

3. Приближенная исполнительная величина стенки

_{D – внутренний диаметр цилиндрической обечайки}

_{T – коэффициент прочности поперечного сварного шва}

4. Допускаемая растягивающая сила

[F] =  (D+s-c) (s-c) [] _т

5. Проверка условия прочности

F  [F]

Если условие прочности выполняется, то толщина стенки является окончательной

7. Расчет гладких цилиндрических обечаек, нагруженных осевой сжимающей силой

1. Расчетная схема

2. Формулы применимы при условии, если

3. Допускаемая сжимающая сила F определяется по формуле

где [F]_п – допускаемая сжимающая сила из условия прочности

[F]_п =  (D+s-c) (s-c) []

где [F]_E – допускаемая сжимающая сила из условия устойчивости

[F]_E = min {[F]_E1 , [F]_E2 }

Где

Приведенную длину l_пр принимают по чертежу 7, ГОСТ 14249-89

Примечание: в случае, если l/D<10, то [F]_E =[F]_E1

4. Проверка условия прочности

F  [F]

Если условие прочности выполняется, то толщина стенки является окончательной

8. Расчет гладких цилиндрических обечаек, нагруженных изгибающим моментом

1. Расчетная схема

2. Допускаемый изгибающий момент определяется по формуле

где [M]_E – допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости

[M]_п – допускаемый изгибающий момент из условия прочности

Для рабочих условий (ny=2.4) допускаемый изгибающий момент можно определить по формуле: