Султангулово-Заглядинского месторождения 2
.pdf
M E – допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости в пределах упругости. |
||||||||||||||||||||||||||
Найдем M п : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
= |
D |
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.24) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
п |
|
|
4 |
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
= |
3000 |
1,33 10 |
7 |
= 9,99 10 |
6 |
Н |
м |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Найдем M E : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
= |
|
D |
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.25) |
|||
E |
3,5 |
E1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
M |
= |
3000 |
6,52 10 |
6 |
= |
5,59 10 |
6 |
Н |
м |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
3,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,99 10 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
M |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
= 4,88 10 |
6 |
Н м |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
уст |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,99 10 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 + |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,59 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Следовательно: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M = min 9,99 10 |
6 |
;4,88 |
|
10 |
6 |
= 4,88 10 |
6 |
Н м |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Обечайка, нагруженная поперечными усилиями Допускаемое поперечное усилие рассчитаем по формуле:
69
Консорциум « Н е д р а »
|
|
|
|
|
70 |
|
Q = |
|
Q п |
|
, |
||
|
|
|
|
|
||
|
|
Q 2 |
||||
|
|
|
(3.26) |
|||
|
1 + |
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q E |
|
|
|
где |
Q |
– допускаемое поперечное усилие из условия прочности; |
п |
Q |
– допускаемое поперечное усилие из условия устойчивости. |
|
||
E |
|
|||
Найдем |
Q |
|
|
|
п : |
|
|
||
|
|
Q п = 0,25 D (s − c) |
(3.27) |
|
|
|
Q |
= 0,25 3000 (10 −2,8) 196 = 3,32 106 Н |
|
|
|
п |
|
|
Найдем |
Q |
|
|
|
E : |
|
|
|
|
|
|
|
2,4 E (s − c) |
2 |
|
|
D (s − c) |
|||
Q |
|
= |
|
+ 3,3 |
||||||
E |
n y |
|
0,18 |
l |
|
2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
s |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.28)
где ls 2 – расчетная длина между седловыми опорами.
|
|
2,4 1,99 10 |
5 |
(10 |
2 |
|
|
|
3000 (10 − 2,8) |
|
|
|
|
|
|
|||
Q |
= |
|
− 2,8) |
|
+ 3,3 |
=1,86 106 Н |
||||||||||||
|
|
|
|
0,18 |
|
|
|
|||||||||||
E |
|
2,4 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
(8 103 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
= |
|
|
3,32 106 |
|
|
|
= 1,62 106 Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,32 106 |
2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 + |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,86 10 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Расчет днища эллиптического
Консорциум « Н е д р а »
71
Исходные данные |
|
Материал: |
09Г2С |
Внутр. диаметр, D: |
3∙103 мм |
Толщина стенки днища, s1: |
10 мм |
Прибавка для компенсации коррозии и эрозии, c1: |
2 мм |
Прибавка для компенсации минусового допуска, c2: |
0,8 мм |
Прибавка технологическая, c3: |
0 мм |
Суммарная прибавка к толщине стенки, c: |
2,8 мм |
Высота днища, H: |
800 мм |
Длина отбортовки, h1: |
0 мм |
Коэффициент прочности сварного шва: |
|
|
φ=1; |
Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t = 90 oC (рабочие условия): [σ]20= 196 МПа
Модуль продольной упругости для материала 09Г2С при температуре 90 oC:
|
|
E20= |
1,99∙105 МПа |
|
Найдем радиус кривизны в вершине эллиптического днища по формуле: |
||||
R = |
D 2 |
|
(3.29) |
|
4H |
||||
|
|
|||
Консорциум « Н е д р а »
72
|
3000 |
2 |
|
|
|
|
R = |
|
= 2,81 10 |
3 |
мм |
||
|
|
|
||||
4 |
800 |
|
||||
|
|
|
|
|||
Проведем расчет на прочность и устойчивость днища эллиптического по ГОСТ 14249-89 [7].
Днища, нагруженные внутренним избыточным давлением Расчетную толщину стенки днища с учетом прибавок рассчитаем по формуле:
s1 р |
+ c = |
pR |
+ c , |
|
2 − |
||||
|
|
0,5 p |
где R – радиус кривизны в вершине эллиптического днища.
(3.30)
s |
+ c = |
0,6 3000 |
+ 2,8 |
= 7,10 мм |
|
||||
1 р |
2 |
196 1 − 0,5 0,6 |
|
|
|
|
|
Принимаем толщину стенки для эллиптической поверхности s1=10мм согласно сортамента листового проката по ГОСТ 5520-79.
Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитаем по формуле:
p = |
2 (s1 |
− c) |
, |
|
|
|
(3.31) |
R + 0,5(s1 |
− c) |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
где s1 – исполнительная толщина стенки днища. |
|
|
|
|
|||
|
|
|
p = |
2 196 1 |
(10 − 2,8) |
= 1МПа |
|
|
|
|
3000 |
+ 0,5 |
(10 − 2,8) |
||
|
|
|
|
|
|||
1МПа 0,6МПа – условие прочности выполняется.
Расчет укреплений одиночных отверстий
Консорциум « Н е д р а »
73
|
Расчёт прочности узла врезки штуцера И |
|
Исходные данные |
|
|
Элемент: |
И |
|
Элемент, несущий штуцер: |
Обечайка |
|
цилиндрическая |
|
|
|
|
|
Тип штуцера: |
Непроходящий |
без |
укрепления |
|
|
|
|
|
Материал несущего элемента: |
|
09Г2С |
Толщина стенки несущего элемента, s: |
|
10 мм |
Сумма прибавок к стенке несущего элемента, c: |
2,8 мм |
|
Материал штуцера: |
|
09Г2С |
Внутренний диаметр штуцера, d: |
|
65 мм |
Толщина стенки штуцера, s1: |
|
6 мм |
Сумма прибавок к толщине стенки штуцера (включая коррозию), |
||
cs: |
|
2 мм |
|
|
|
Длина штуцера, l1: |
|
180 мм |
Смещение штуцера, Lш: |
1,02∙104 мм |
|
Угол поворота штуцера, θ: |
0 градус |
|
Длина внутр. части штуцера, l3: |
0 мм |
|
Консорциум « Н е д р а »
74
Прибавка на коррозию, cs1: |
0 мм |
|
|
|
Минимальный размер сварного шва, Δ: |
10 мм |
|
|
|
Расчётные параметры размещения штуцера: |
|
|
|
|
Ближайший штуцер |
|
|
|
|
Название штуцера: |
У |
|
|
|
Расстояние до стенки ближайшего штуцера, b: |
|
|
|
|
(для наклонных штуцеров |
1,4035·103 мм |
|||
определяется приближенно) |
|
|
|
|
Угол β: |
0 градус |
|
|
|
Коэффициенты прочности сварных швов: |
|
|
|
|
Продольный шов штуцера: |
|
|
|
|
|
|
|
φl |
= 1 |
Шов обечайки в зоне врезки штуцера: |
|
|
|
|
|
|
|
φ |
= 1 |
Расчётный диаметр цилиндрической обечайки: |
|
|
|
|
|
D |
р |
= D = 3000мм |
|
|
|
|
|
|
Условия нагружения: |
|
|
|
|
Расчётная температура, T: |
20 |
|
|
oC |
Консорциум « Н е д р а »
|
|
75 |
Расчётное внутреннее избыточное давление, p: |
0,6 |
МПа |
Свойства материала элемента, несущего штуцер |
||
Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t = 90 oC (рабочие условия): |
||
|
[σ]20= |
196 МПа |
Модуль продольной упругости при температуре 20 oC: |
|
|
E20= 1,99∙105 МПа
Свойства материала штуцера
Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t = 90 oC (рабочие условия): [σ]201= 196 МПа
Модуль продольной упругости при температуре 20 oC:
E201= 1,99∙105 МПа
Расчетную толщину стенки штуцера с учетом прибавок рассчитаем по формуле:
s1 р |
= |
p(d + 2cs ) |
|
|
|
|
(3.32) |
||
2 1 |
1 |
− p |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
s |
= |
0,6 (65 + 2 2) |
= 0,105 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
1 р |
|
2 196 |
1 − 0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Принимаем толщину стенки штуцера s1=6мм согласно АТК 24.218.06-90. Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитаем по формуле:
Консорциум « Н е д р а »
21,47МПа 0,6МПа
|
|
|
|
|
|
76 |
p = |
2 1 1 (s1 − cs ) |
|
|
(3.33) |
||
d1 |
+ s1 + cs |
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
p = |
2 |
196 1 (6 − 2) |
= 21,47МПа |
|
|
|
|
65 + 6 + 2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
– условие прочности и устойчивости выполняется. Проведем расчет укрепления отверстия по
ГОСТ 24755-89 [8].
Отношения допускаемых напряжений Условный расчетный диаметр отверстия:
d = d = 65 мм |
(3.34) |
Расчётный диаметр отверстия (ось штуцера совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия) рассчитывается
по формуле:
d |
р |
= d + 2 c |
s |
|
(3.35) |
|
|
|
|||
|
|
|
d |
р |
= 65+ 2 2 = 69мм |
|
|
|
|
|
Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления рассчитывается по формуле:
где
D |
р |
|
s |
р |
|
|
= D |
|
d |
|
s − c |
|
D |
|
(s − c) |
|
||
0 |
= 2 |
|
|
− 0,8 |
р |
, |
|||
|
|
s |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
–расчетная толщина стенки обечайки;
–расчетный диаметр обечайки равный диаметру обечайки.
(3.36)
Консорциум « Н е д р а »
77
d |
|
10 − 2,8 |
|
|
3000 (10 − 2,8) = 225,04мм |
|
0 |
= 2 |
4,59 |
− 0,8 |
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
Расчетная длина внешней части штуцера рассчитывается по формуле:
l |
= min l |
;1,25 |
(d + 2c |
s |
) (s |
− c |
s |
) |
1р |
1 |
|
|
1 |
|
|
(3.37)
l |
= min 180;1,25 |
(65 + 4) (6 − 2) = 20,76мм |
1р |
|
|
Для внешней части штуцера:
|
|
= min |
|
|
|
1 |
1.0; |
1 |
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
(3.38)
1 = min 1.0;196 =1196
Ширина зоны укрепления рассчитывается по формуле:
L |
0 |
= |
D |
р |
(s − c) |
|
|
|
|
(3.39)
L |
= |
3000 (10 − 2,8) =146,96мм |
0 |
|
|
Расчетная ширина зоны укрепления:
l |
р |
= L |
|
0 |
(3.40)
l |
р |
= L =146,99мм |
|
0 |
Расчетный диаметр:
|
|
|
d0 р = 0,4 |
Dр (s − c) |
(3.41) |
Консорциум « Н е д р а »
78
d |
0 р |
= 0,4 |
3000 (10 − 2,8) = 58,78мм |
|
|
|
Найдем коэффициент понижения прочности по формуле:
|
|
l |
(s |
− c |
) |
|
1 |
+ l |
2 р |
s |
2 |
|
|
2 |
+ l |
3 р |
|
(s |
3 |
− c |
s |
− c |
s1 |
) |
3 |
|
|||||
|
1 + |
1 р |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l р (s − c) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
V = min 1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d р |
− d0 р |
|
|
|
|
|
|
d + 2cs |
|
|
|
l1 р |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
1 + 0,5 |
+ K |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
l |
|
|
D |
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
1 |
|
|
р |
|
|
|
|
(3.42)
|
1 + |
20,76 (6 − 2) 1 + 0 0 0 + 0 (0 − 2 − 0) 1 |
|
|
|||||||
|
|
146,96 (10 − 2,8) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1 |
|||
V = min 1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1,03 |
|
|
|
|
69 − 58,78 |
|
65 + 2 2 |
|
1 |
|
20,76 |
|
|
|
1 + 0,5 |
+1 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
146,96 |
|
3000 |
|
1 |
|
146,96 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетное внутреннее избыточное давление определим по формуле:
p р |
= |
2 K1 |
(s − c) |
V |
|
|
|
(3.43) |
||
DР |
+ (s − c) V |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
p |
|
= |
2 1 (10 − 2,8) 1 196 |
1 |
= 0,93МПа |
||
|
|
|
р |
3000 |
+ (10 − 2,8) 1 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Отверстие считается одиночным, если ближайшее к нему отверстие У не оказывает на него влияния, т.е. расстояние
между наружными поверхностями соответствующих штуцеров удовлетворяет условию:
b |
D |
(s − c) + |
D (s − c) |
, |
(3.44) |
|
р |
|
р |
|
где Dр
обечайки.
и
Dр
– расчетные внутренние диаметры укрепляемых элементов, т.е. в данном случае внутренний диаметр
Консорциум « Н е д р а »