Коробчатые обечайки и плоские крышки, укрепленные ребрами жесткости
Коробчатые обечайки широко применяются в промышленности для изготовления: контактных аппаратов, корпусов котлов-утилизаторов, электрофильтров, аппаратов кипящего слоя, центробежных компрессоров, насосов, двигателей внутреннего сгорания, топок и печей, бункеров, редукторов, трансформаторов, сборников, хранилищ, аппаратов из пластмасс, грузовых вагонов и т.д.
Они образуются сопряжением четырех прямоугольных стенок сваркой или литьем. Радиус сопряжения должен быть не менее двух толщин стенки. Правила конструирования коробчатых обечаек:
1. Размеры отдельных прямоугольных стенок выбирать по возможности
малыми.
2. При значительных размерах стенки укреплять ребрами.
3. Для сварных обечаек сварной шов должен быть стыковой и вне зоны
плавного перехода по радиусу.
4. Сварные швы располагать на расстоянии не менее 1/4 от противоположных краев.
5. Отверстия для штуцеров, лазов в аппаратах, работающих под избыточным давлением, по швам делать не рекомендуется.
Укрепление может быть: вертикальным, горизонтальным и шахматного
расположения. Ребра предпочтительно размещать по направлению действия нагрузки и параллельно меньшей стороне прямоугольной стенки.
Расчет коробчатых обечаек, работающих под внутренним или наружным давлением
Каждую из четырех стенок рассматривают как пластину, гладкую или укрепленную ребрами, равномерно нагруженную внутренним или наружным давлением.
Методика расчета коробчатых обечаек
1. Размеры отдельных прямоугольных стенок назначаются по возможности малыми.
2. Переход от горизонтальной стенки к вертикальной (или торцевой) должен быть плавным с радиусом r = 5S (для литых), r = 2S (для сварных).
3. Сварные швы должны быть стыковыми и находиться вне зоны плавного перехода на расстоянии не менее 1/4 между противоположными краями.
4. Отверстия на сварных швах выполнять не рекомендуется.
5.
Толщина стенки
Ребро рассматривается как балка на двух опорах, нагруженная на 1/2 площади пластины внутренним или наружным давлением.
Пример
расположения ребер жесткости показан
на рис. 4.1.
Для ребра прямоугольного сечения
Момент сопротивления ребра сложного сечения.
Последовательность конструктивного расчета
1. Устанавливается возможность укрепления ребрами и выбирается схема расположения ребер и расстояние между ними.
2. Расчетом определяется толщина гладкой прямоугольной стенки.
3. Расчетом определяется предварительный момент сопротивления
укрепляющего ребра, исходя из условия восприятия нагрузки одними ребрами половины всей нагрузки на плоскую стенку.
4. По расчетному моменту сопротивления ребра подбирается его поперечное сечение.
5. Определяется момент сопротивления составного поперечного сечения ребра с частью стенки, приходящейся на ребро.
6. Проверяется максимальное изгибающее напряжение в ребрах.
Момент сопротивления составного поперечного сечения для всех трех случаев расположения укрепляющих ребер, максимальное изгибающее напряжение при выполнении проверочного расчета определяется также для трех случаев расположения укрепляющих ребер.