2. Обечайки, нагруженные наружным давлением. Допускаемое наружное давление равно

где [р]1 – допускаемое наружное давление из условия устойчивости всей обечайки;

причем [p]₁ – определяется по формуле (2.34) при =k=1;

[p]_1E – допускаемое наружное давление из условия устойчивости в пределах упругости, равное

L – общая длина аппарата.

Коэффициент жесткости обечайки с кольцами жесткости определяется

выражением

где J – эффективный момент инерции поперечного сечения кольца жестко-

сти, равный

е – расстояние между центрами масс поперечного сечения кольца жесткости и срединной поверхностью обечайки (рис. 2.15);

le – эффективная длина стенки обечайки, учитываемая при определении момента инерции

Допускаемое наружное давление [p]₂,определяемое из условия устойчивости обечайки между кольцами жесткости, соответствует давлению [p] в формуле (2.20) при lR=b.

После определения размеров кольца жесткости и обечайки по конструктивным соображениям необходимо произвести проверку в соответствии с условием (2.35).

Толщину стенки s или расстояние между кольцами жесткости l=b для заданного расчетного давления р определяют с помощью рис. 2.13.

Расчетный эффективный момент инерции кольца жесткости определяют по формуле

коэффициент, определяемый по рис. П3 4;

l_R = max{l₁; l₂}.

Профиль кольца жесткости выбирают из условия, что J ≥ J_R .

Для обечаек, подкрепленных кольцами жесткости, должно, кроме того,

выполняться условие

Укрепление отверстий в стенке оболочки

1. Ослабление стенок сосудов, вызываемое отверстиями

Наличие отверстия в растягиваемом листе (рис. 5.1) не только механи-

чески ослабляет его за счет уменьшения площади поперечного сечения, но и вызывает концентрацию напряжений. Максимум напряжений на краю отверстия в три раза выше напряжений вдали от него.

Концентрация напряжений в стенке тонкостенного цилиндра, работающего под внутренним давлением, еще выше. В этом случае коэффициент концентрации напряжений будет равен

где σ - мембранное напряжение.

Так как концентрация напряжений носит местный характер, то для их компенсации не

стоит увеличивать толщину стенки всего аппарата. Целесообразно для компенсации ослабления, вызванного отверстием, укрепить его край, добавив материал как можно ближе к этому краю. Самым старым способом укрепления отверстий является приварка укрепляющих колец (рис. 5.2). Кольца изготавливаются из того же материала, что и оболочка, и привариваются так, чтобы кольца работали заодно со стенкой обечайки. Швы, соединяющие оболочку с укрепляющими элементами, должны быть глубоко проплавлены и иметь достаточное сечение. Для проверки герметичности сварного шва требуется делать в кольцах отверстия с резьбой М10 для подвода сжатого воздуха. Толщина укрепляющего кольца обычно берется равной толщине стенки обечайки.

П риварные и литые бобышки могут рассматриваться как укрепляющие элементы. Отбортовка края отверстия перед приваркой патрубка способствует снижению концентрации напряжений. Более современная и лучшая конструкция укрепления отверстия состоит из толстостенной укрепляющей втулки, которая вваривается между корпусом и патрубком (рис. 5.3). С точки зрения изготовления и затрат материала втулки выгоднее колец. Толщину стенок втулок k принимают равной толщине обечайки или несколько большей. Высота втулок берется по расчету от 2,5 до 5 толщин обечайки s.