3 Определение геометрических размеров цистерны

Выбираем чемоданную форму поперечного сечения цистерны.

Площадь поперечного сечения цистерны, м²:

где – площадь прямоугольника, м²;

– площадь секции, м².

Площадь прямоугольника, м²:

где ширина цистерны, м;

высота прямоугольной части цистерны, м.

Для расчетов принимаем  м;  м.

Площадь сегмента, м²:

где радиус сегмента, м;

угол дуги сегмента, град.

Для расчетов принимаем  м; .

Площадь поперечного сечения цистерны:

Длина цистерны, м:

4 Выбор конструкционного материала

Выбираем материал цистерны – низколегированная углеродистая сталь 09Г2С [3].

Конструкции из стали 09Г2С обладают меньшим весом, их можно использовать в условиях крайнего севера, эта сталь имеет высокие механические свойства, хорошие сварные свойства.

Массовая доля элементов, %:С 0,12; Si=0,50-0,80;Mn=1,30-1,70; S 0,040; Р 0,035.

Механические характеристики стали 09Г2С:

• предел текучести _т=345 Н/мм²;

• временное сопротивление разрыву _в=490 Н/мм²;

• относительное удлинение при разрыве =21%.

Допускаемые напряжения, Н/мм²:

где нормативное допускаемое напряжение, Н/мм²;

поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации цистерны.

При расчетах цистерн, предназначенных для транспортирования и хранения взрыво- и пожароопасных продуктов

За нормативное допускаемое напряжение принимаем большее из двух значений:

где предел текучести стали, Н/мм².

где временное сопротивление разрыву, Н/мм².

Принимаем .

Тогда допускаемые напряжения:

5 Определение расчетного давления в цистерне

Расчетное давление в цистерне, МПа:

где –давление насыщенных паров нефтепродукта (НП) в зависимости от вида НП, МПа;

–коэффициент вертикальных нагрузок;

–гидростатическое давление, МПа;

–коэффициент горизонтальных нагрузок;

–расчетное динамическое давление, МПа.

Для расчетов принимаем .

Давление насыщенных паров МПа [2].

Гидростатическое давление, МПа:

где – высота налива, м;

– то же, что в формуле (4);

– ускорение свободного падения, .

где – площадь продольного сечения цистерны, м².

Высота налива нефтепродукта:

Гидростатическое давление:

Расчетное динамическое давление, МПа:

где – масса нефтепродукта, кг;

– максимальная скорость, развиваемая автоцистерной, м/с;

– тормозной путь автомобиля, м.

Масса нефтепродукта:

Тормозной путь автомобиля:

Расчетное динамическое давление:

Коэффициент горизонтальных нагрузок:

Расчетное давление в цистерне:

6 Расчет толщины стенки цистерны

Толщина стенки цистерны, изготовленной из металла с относительным удлинением δ 22 по ГОСТ Р 50913-96 [4] равна, мм:

где – толщина стенки цистерны;

относительное удлинение данного металла, %.

Для определения найдем эквивалентный диаметр цистерны, м:

_{Так как диаметр более} 1,8 м, принимаем раной 6 мм.

Толщина стенки цистерны:

Следовательно, принимаем толщину стенки =6 мм.