Кушниковского месторождения
.pdf
110
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:
|
D |
2 |
|
R = |
|
||
4H |
|||
|
|||
(10.18)
|
3000 |
2 |
|
|
|
|
R = |
|
= 2,81 10 |
3 |
мм |
||
|
|
|
||||
4 |
800 |
|
||||
|
|
|
|
|||
Проведем расчет на прочность и устойчивость днища эллиптического по ГОСТ 14249-89.
Днища, нагруженные внутренним избыточным давлением
Расчетную толщину стенки днища с учетом прибавок рассчитаем по формуле:
Консорциум « Н е д р а »
111
s1 р |
+ c = |
pR |
+ c , |
|
2 − |
||||
|
|
0,5 p |
где R – радиус кривизны в вершине эллиптического днища.
(10.19)
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 (s |
− c) |
, |
1 |
|
||
|
|
|
|
|
R + 0,5(s |
− c) |
|
|
1 |
|
|
где s1 – исполнительная толщина стенки днища.
(10.20)
p = |
2 196 |
1 |
(10 − 2,8) |
= 1МПа |
||
3000 |
+ |
0,5 (10 − 2,8) |
||||
|
|
|||||
1МПа 0,6МПа
– условие прочности выполняется.
Расчет укреплений одиночных отверстий Расчёт прочности узла врезки штуцера И
Исходные данные |
|
Элемент: |
И |
Консорциум « Н е д р а »
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
112
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 |
|
Прибавка на коррозию, cs1: |
0 мм |
|
Минимальный размер сварного шва, Δ: |
10 мм |
|
Расчётные параметры размещения штуцера:
Ближайший штуцер
Консорциум « Н е д р а »
113
Название штуцера: |
|
|
|
У |
Расстояние до стенки ближайшего штуцера, b: |
|
|
|
1,4035·103 мм |
(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 = 3000мм |
|
|
|
|
|
|
Условия нагружения: |
|
|
|
|
Расчётная температура, T: |
20 |
|
|
oC |
Расчётное внутреннее избыточное давление, p: |
0,6 |
|
|
МПа |
Консорциум « Н е д р а »
vk.com/id446425943
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
114
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 ) |
|
|
|
|
(10.21) |
||
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
ГОСТ 24755-89.
115
p = |
2 1 |
1 (s1 − cs ) |
|
|
|
(10.22) |
|
d1 |
+ s1 + cs |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
p = |
2 196 1 (6 − 2) |
= 21,47МПа |
||
|
|
|
65 |
+ 6 |
+ 2 |
||
|
|
|
|
|
|||
– условие прочности и устойчивости выполняется. Проведем расчет укрепления отверстия по
Отношения допускаемых напряжений
Условный расчетный диаметр отверстия:
d = d = 65 мм |
(10.23) |
Расчётный диаметр отверстия (ось штуцера совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия)
рассчитывается по формуле:
d |
р |
= d + 2 c |
s |
|
|
(10.24)
d р = 65+ 2 2 = 69мм
Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления рассчитывается по формуле:
где
s |
р |
|
d |
|
s − c |
|
D |
|
(s − c) |
|
||
0 |
= 2 |
|
|
− 0,8 |
р |
, |
|||
|
|
s |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
– расчетная толщина стенки обечайки;
(10.25)
Консорциум « Н е д р а »
116
D |
р |
= D |
|
|
– расчетный диаметр обечайки равный диаметру обечайки.
d |
|
10 − 2,8 |
|
|
3000 (10 − 2,8) = 225,04мм |
|
0 |
= 2 |
4,59 |
− 0,8 |
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
Расчетная длина внешней части штуцера рассчитывается по
l |
= min l |
;1,25 |
(d + 2c |
s |
) (s |
− c |
s |
) |
1р |
1 |
|
|
1 |
|
|
формуле:
(10.26)
l |
= min 180;1,25 |
(65 + 4) (6 − 2) = 20,76мм |
1р |
|
|
Для внешней части штуцера:
|
|
= min |
|
|
|
1 |
1.0; |
1 |
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
(10.27)
|
|
|
196 |
=1 |
1 |
= min 1.0; |
|
||
|
|
|
||
|
|
|
196 |
|
Ширина зоны укрепления рассчитывается по формуле:
L |
0 |
= |
D |
р |
(s − c) |
|
|
|
|
(10.28)
L |
= |
3000 (10 − 2,8) =146,96мм |
0 |
|
|
Расчетная ширина зоны укрепления: |
|
|
l р = L0 |
|
(10.29) |
|
|
lр = L0 =146,99мм |
Расчетный диаметр: |
|
|
Консорциум « Н е д р а »
117
d |
0 р |
= 0,4 |
D |
р |
(s − c) |
|
|
|
|
d0 р
(10.30)
= 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 |
|
|
|
|
(10.31)
|
1 + |
20,76 (6 − 2) 1 |
+ 0 |
0 0 + 0 (0 − 2 − 0) 1 |
|
|
|||||||||||
|
|
146,96 (10 |
− 2,8) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
V = min 1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1,03 |
= 1 |
|
|
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 |
|
= |
2 K |
1 |
(s − c) |
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
D |
|
+ (s − c) V |
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
р |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(10.32) |
|
2 1 (10 − 2,8) 1 196 |
1 |
= 0,93МПа |
|
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) |
, |
(10.33) |
|
р |
|
р |
|
Консорциум « Н е д р а »