Славкинского месторождения
.pdf
70
d |
|
12 − 2,8 |
|
|
3200 (12 − 2,8) =108,26мм |
|
0 |
= 2 |
8,24 |
− 0,8 |
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
Минимальное расстояние между «одиночными» штуцерами:
b |
= 2 |
D (s − c) |
0 |
|
|
(3.12)
|
|
|
|
|
|
|
b = 2 |
3200 (12 − 2,8) = 343,16мм |
|
|
|
|
|
0 |
|
||
|
|
Обечайка, нагруженная осевым сжимающим усилием |
||||||
Допускаемое осевое сжимающее усилие рассчитаем по формуле: |
||||||||
|
F = |
|
F п |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
F п |
2 |
(3.13) |
||
|
|
1 + |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
F E1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
где F п – допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности; |
||||||||
F E1 |
– допускаемое осевое сжимающее усилие из условия местной устойчивости. |
|||||||
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности рассчитаем по формуле:
F п = (D + s − c) (s − c) |
(3.14) |
|
|
|
F |
= (3200 |
+12 − 2,8) (12 − 2,8) 194 ,5 = 1,8 10 |
7 |
Н |
|
||||
п |
|
|
|
|
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия местной устойчивости рассчитаем по формуле:
|
|
|
310 10 |
−4 |
E |
|
|
|
100 (s − c) |
2.5 |
|
|||
F |
|
= |
|
D |
2 |
|
, |
(3.15) |
||||||
E1 |
n |
|
|
|
|
|
D |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Е – модуль продольной упругости при расчетной температуре;
Консорциум « Н е д р а »
n |
y |
|
71
– коэффициент запаса устойчивости.
|
|
310 |
10 |
−4 |
1,985 10 |
5 |
|
|
100 (12 − 2,8) |
2.5 |
|
|
|
||||||
F |
= |
|
|
2 |
|
=1,16 |
10 |
7 |
Н |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
3200 |
|
|
|
|
|
|
||||||
E1 |
|
|
|
2,4 |
|
|
|
|
|
|
3200 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Таким образом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F = |
|
1,8 107 |
|
|
|
|
= 9,77 106 Н |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
1,8 107 |
2 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
1 + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1,16 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Обечайка, нагруженная осевым растягивающим усилием
Допускаемое осевое растягивающее усилие рассчитаем по формуле:
F = F |
|
Т |
п |
|
(3.16)
F = 1,8 10 |
7 |
1 = 1,8 10 |
7 |
Н |
|
|
Обечайка, нагруженная изгибающим моментом
Допускаемый изгибающий момент определим по формуле: |
|
|||
M = min M |
; M |
уст |
, |
(3.17) |
пр |
|
|
||
где M пр – допускаемый изгибающий момент из условия прочности со стороны растяжения;
– допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости.
Допускаемый изгибающий момент из условия прочности со стороны растяжения рассчитаем по формуле:
Консорциум « Н е д р а »
M |
= |
D |
F |
|
|||
пр |
|
4 |
|
|
|
|
72
(3.18)
M |
= |
3200 |
1,8 10 |
7 |
= 1,44 10 |
7 |
Н м |
|
|||||||
|
|
|
|||||
пр |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости рассчитаем по формуле:
M уст = |
M |
|
|
|
, |
|
|
п |
|
|
|
||
|
M |
п |
|
2 |
||
|
|
|
(3.19) |
|||
|
|
|||||
|
1 + |
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
||
где M п |
– допускаемый изгибающий момент из условия прочности со стороны сжатия; |
M E – допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости в пределах упругости. |
||||
Найдем M п : |
|
|
|
|
M |
= |
D |
F |
(3.20) |
|
||||
п |
|
4 |
п |
|
|
|
|
|
|
Найдем
M |
= |
3200 |
1,8 10 |
7 |
= 1,44 10 |
7 |
Н м |
|
|||||||
|
|
|
|||||
п |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M E :
M |
|
= |
D |
F |
|
|
E |
3,5 |
E1 |
||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
(3.21)
M |
= |
3200 |
1,16 10 |
7 |
= 1,063 10 |
7 |
Н м |
|
|||||||
|
|
|
|||||
E |
|
3,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом:
Консорциум « Н е д р а »
73
|
|
|
1,44 10 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
M |
|
= |
|
|
|
|
= 8,56 10 |
6 |
Н |
м |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
уст |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
1,44 10 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
1 + |
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,06 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Следовательно: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M = min 1,44 10 |
7 |
;8,56 |
10 |
6 |
= 8,56 |
10 |
6 |
Н м |
|||||||||
|
|
|
|||||||||||||||
Обечайка, нагруженная поперечными усилиями
Допускаемое поперечное усилие рассчитаем по формуле:
Q = |
Q |
|
|
, |
|
|
п |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Q |
2 |
|||
|
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 |
= 0,25 D (s − c) |
|
|
п |
|
(3.22)
(3.23)
Найдем
Q |
6 |
= 0,25 3200 (12 −2,8) 194,5 = 4,49 10 Н |
|
п |
|
Q E :
|
|
|
2,4 E (s − c) |
2 |
|
D (s − c) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
E |
= |
n y |
|
0,18 + 3,3 |
l |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
s |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.24)
Консорциум « Н е д р а »
где
l |
2 |
|
s |
||
|
74
– расчетная длина между седловыми опорами.
|
|
2,4 1,985 10 |
5 |
2 |
|
|
|
3200 (12 − 2,8) |
|
|
|
|
Q |
= |
|
(12 − 2,8) |
|
+ 3,3 |
= 3,03 |
106 |
Н |
||||
|
|
|
0,18 |
|
|
|||||||
E |
|
2,4 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
(1,1 104 ) |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом:
|
4,49 10 |
6 |
|
|
|
|
|
|
Q = |
|
|
|
= 2,51 10 |
6 |
Н |
||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
4,49 10 |
6 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||
|
1 + |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
3,03 10 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
Расчет днища эллиптического |
||||||||
Исходные данные: |
|
|
|
|
|
|
|
|
Материал: |
|
|
09Г2С |
|
|
|||
Внутр. диаметр, D: |
|
|
3,2∙103 мм |
|
|
|||
Толщина стенки днища, s1: |
|
|
12 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: |
|
|
850 мм |
|
|
|||
Длина отбортовки, h1: |
|
|
0 мм |
|
|
|||
Консорциум « Н е д р а »
75
Коэффициент прочности сварного шва: φ=1;
Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t = 25 oC (рабочие условия): [σ]25= 194,5 МПа
Модуль продольной упругости для материала 09Г2С при температуре 25 oC: E25= 1,985∙105 МПа
Найдем радиус кривизны в вершине эллиптического днища по формуле:
|
D |
2 |
|
R = |
|
||
4H |
|||
|
|||
(3.25)
|
3200 |
2 |
|
|
|
|
R = |
|
= 3,011 10 |
3 |
мм |
||
|
|
|
||||
4 |
850 |
|
||||
|
|
|
|
|||
Проведем расчет на прочность и устойчивость днища эллиптического по ГОСТ 14249-89 [11].
Днища, нагруженные внутренним избыточным давлением
Расчетную толщину стенки днища с учетом прибавок рассчитаем по формуле:
s1 р |
+ c = |
pR |
|
+ c , |
(3.26) |
|
|
||||
2 − |
|
||||
|
|
0,5 p |
|
||
где R – радиус кривизны в вершине эллиптического днища.
s |
+ c = |
1,0 3200 |
+ 2,8 |
= 10,55 мм |
|
||||
1 р |
2 |
194 ,5 1 − 0,5 1 |
|
|
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
76
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 (s |
− c) |
, |
1 |
|
||
|
|
|
|
|
R + 0,5(s |
− c) |
|
|
1 |
|
|
где s1 – исполнительная толщина стенки днища.
(3.27)
p = |
2 194 ,5 1 |
(12 − 2,8) |
= 1,18МПа |
||
3200 |
+ 0,5 |
(12 − 2,8) |
|||
|
|
||||
1,18МПа 1,0МПа
– условие прочности выполняется.
|
Расчет укреплений одиночных отверстий |
|
Расчёт прочности узла врезки штуцера Б |
|
|
Исходные данные: |
|
|
Элемент: |
Б |
|
Элемент, несущий штуцер: |
Обечайка цилиндрическая |
|
Тип штуцера: |
Непроходящий |
с |
накладным кольцом |
|
|
|
|
|
Материал несущего элемента: |
|
09Г2С |
Толщина стенки несущего элемента, s: |
|
12 мм |
Сумма прибавок к стенке несущего элемента, c: |
2,8 мм |
|
Консорциум « Н е д р а »
77
Материал штуцера: |
09Г2С |
Внутренний диаметр штуцера, d: |
250 мм |
Толщина стенки штуцера, s1: |
8 мм |
Сумма прибавок к толщине стенки штуцера (включая коррозию), cs: 2 мм
Длина штуцера, l1: |
|
|
220 мм |
Смещение штуцера, Lш: |
|
5,5∙103 мм |
|
Угол поворота штуцера, θ: |
|
0 |
градус |
Длина внутр. части штуцера, l3: |
|
0 |
мм |
Прибавка на коррозию, cs1: |
|
0 |
мм |
Материал кольца: |
|
09Г2С |
|
Ширина кольца, l2: |
|
25 мм |
|
Толщина кольца, s2: |
|
8 |
мм |
Минимальный размер сварного шва, Δ: |
12 мм |
||
Минимальный размер сварного шва, |
1: |
12 мм |
|
Минимальный размер сварного шва, |
2: |
12 мм |
|
Расчётные параметры размещения штуцера: |
|
Ближайший штуцер |
|
Название штуцера: |
Р |
Расстояние до стенки ближайшего штуцера, b: |
257 мм |
Консорциум « Н е д р а »
78
(для наклонных штуцеров 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 = 3200мм |
|
|
|
|
|
Условия нагружения: |
|
|
|
|
Расчётная температура, T: |
25 |
oC |
|
|
Расчётное внутреннее избыточное давление, p: |
1 |
МПа |
||
Свойства материала элемента, несущего штуцер
Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t = 25 oC (рабочие условия): [σ]25= 194,5 МПа
Модуль продольной упругости при температуре 25 oC:
E25= 1,985∙105 МПа
Консорциум « Н е д р а »
79
Свойства материала штуцера
Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t = 25 oC (рабочие условия): [σ]251= 194,5 МПа
Модуль продольной упругости при температуре 25 oC:
E251= 1,985∙105 МПа
Свойства материала кольца
Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t = 25 oC (рабочие условия): [σ]252= 194,5 МПа
Модуль продольной упругости при температуре 25 oC:
E252= 1,985∙105 МПа
Расчетную толщину стенки штуцера с учетом прибавок рассчитаем по формуле:
s |
= |
p(d + 2c |
s |
) |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 р |
|
2 |
|
|
− p |
||
|
|
1 |
|||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.28) |
s |
= |
1,0 (250 |
+ 2 |
2) |
= 0,65 мм |
|
|
|
|||
1 р |
|
2 194 ,5 |
1 − |
1,0 |
|
|
|
|
Принимаем толщину стенки штуцера s1=8мм согласно АТК 24.218.06-90. Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитаем по формуле:
p = |
2 1 1 |
(s1 − cs |
) |
(3.29) |
|
d1 |
+ s1 |
+ cs |
|
||
|
|
|
|||
Консорциум « Н е д р а »