Красноармейского месторождения
.pdf
где s – исполнительная толщина стенки обечайки.
p = |
2 190 |
1 (10 − 2,8) |
=1,13МПа |
|
2400 |
+ (10 − 2,8) |
|||
|
|
|||
1,13МПа 1,0МПа – условие прочности выполняется. |
||||
Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления рассчитывается по формуле:
где
D |
р |
|
s |
р |
|
|
= D |
|
|
|
s − c |
|
|
|
|
|
||
d 0 |
= 2 |
|
|
|
− 0,8 |
|
|
D р |
(s − c) , |
|
s |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
–расчетная толщина стенки обечайки;
–расчетный диаметр обечайки равный диаметру
обечайки.
(12.4)
d |
|
10 − 2,8 |
|
|
2400 (10 − 2,8) = 88,60мм |
|
0 |
= 2 |
6,33 |
− 0,8 |
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
Минимальное расстояние между «одиночными» штуцерами:
b |
= 2 |
D (s − c) |
(12.5) |
|
0 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
b0 = 2 |
2400 (10 − 2,8) = 262,9мм |
|
Обечайка, нагруженная осевым сжимающим усилием
Допускаемое осевое сжимающее усилие рассчитаем по формуле:
Консорциум « Н е д р а »
|
F = |
F |
|
|
, |
|
|
|
п |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F п |
|
2 |
(12.6) |
|
|
|
||||
|
|
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 |
= (D + s − c) (s − c) |
(12.7) |
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
F |
= (2400 |
+ 10 − 2,8) (10 − 2,8) 190 =1,03 10 |
7 |
Н |
|
|
||||
|
п |
|
|
|
|
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия местной устойчивости рассчитаем по формуле:
|
F E1 |
= |
310 10−4 E |
D |
2 |
|
100 (s − c) |
2.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(12.8) |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
n y |
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где Е – модуль продольной упругости при расчетной температуре; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
ny |
– коэффициент запаса устойчивости. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
310 10 |
−4 |
|
1,965 |
10 |
5 |
|
|
|
|
|
100 (10 − |
2,8) |
2.5 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
F |
|
= |
|
|
2400 |
2 |
|
|
= 7,2 |
10 |
6 |
Н |
||||||||||||||
|
|
|
|
E1 |
|
2,4 |
|
|
|
|
|
|
2400 |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Таким образом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,03 10 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F = |
|
|
|
|
|
|
|
= 5,9 10 |
6 |
Н |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,03 10 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 + |
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7,2 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Консорциум « Н е д р а »
Обечайка, нагруженная осевым растягивающим усилием Допускаемое осевое растягивающее усилие рассчитаем по формуле:
F = F п Т |
|
|
|
(12.9) |
F =1,03 10 |
7 |
1 =1,03 10 |
7 |
Н |
|
|
Обечайка, нагруженная изгибающим моментом Допускаемый изгибающий момент определим по формуле:
|
M = min M пр ; M уст , |
(12.10) |
где M пр |
– допускаемый изгибающий момент из условия прочности со стороны растяжения; |
|
M уст – допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости. |
||
Допускаемый изгибающий момент из условия прочности со стороны растяжения рассчитаем по формуле:
M |
= |
D |
F |
|
|
|
|
(12.11) |
||
|
|
|
|
|
||||||
пр |
|
4 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
= |
2400 |
1,03 10 |
7 |
= 6,2 10 |
6 |
Н |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
пр |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости рассчитаем по формуле:
M уст = |
|
M п |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
M |
п |
2 |
|||
|
|
|
(12.12) |
||||
|
1 + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
||
Консорциум « Н е д р а »
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 |
(12.13) |
|
|
|||
|
п |
4 |
п |
|
|
|
|
|
|
Найдем
M |
= |
2400 |
1,03 10 |
7 |
Н м |
|
|||||
|
|
||||
п |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
M E :
M |
|
= |
D |
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(12.14) |
|
|||||
E |
3,5 |
E1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
= |
2400 |
|
7,2 10 |
6 |
= |
4,94 10 |
6 |
Н |
м |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
E |
3,5 |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6,2 10 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
M |
|
|
= |
|
|
|
|
|
= 3,86 10 |
6 |
Н |
м |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
уст |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6,2 10 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 + |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,94 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Следовательно: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M = min 6,2 10 |
6 |
;3,86 |
10 |
6 |
= 3,86 10 |
6 |
Н |
м |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Обечайка, нагруженная поперечными усилиями
Консорциум « Н е д р а »
Допускаемое поперечное усилие рассчитаем по формуле:
|
|
|
Q = |
Q |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
2 |
(12.15) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
1 + |
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
|
|
где |
Q п |
– допускаемое поперечное усилие из условия прочности; |
|
|||||||
Q E |
– допускаемое поперечное усилие из условия устойчивости. |
|
||||||||
Найдем Q п : |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Q |
= 0,25 D (s − c) |
(12.16) |
|
|||||
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
= 0,25 2400 (10 − 2,8) 190 = 2,57 106 |
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
Найдем Q E :
где
l |
2 |
|
s |
||
|
|
|
|
2,4 E (s − c) |
2 |
|
D (s − c) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
E |
= |
n y |
|
0,18 + 3,3 |
l |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
s |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– расчетная длина между седловыми опорами.
(12.17)
Q |
|
2,4 1,965 10 |
5 |
(10 − 2,8) |
2 |
|
2400 (10 − 2,8) |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
||||||
= |
|
|
|
|
0,18 + 3,3 |
|
=1,83 10 |
Н |
||
|
|
|
|
2 |
|
|||||
E |
|
2,4 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
(1,3 104 ) |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом:
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»
|
2,57 10 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
Q = |
|
|
|
|
=1,49 10 |
6 |
Н |
||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
2,57 10 |
6 |
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||
|
1 + |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
1,83 10 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Расчет днища эллиптического
Днище эллиптическое
Рис. 12.2
Исходные данные:
Материал: |
16ГС |
Внутр. диаметр, D: |
2,4∙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 |
Консорциум « Н е д р а »
Суммарная прибавка к толщине стенки, c: |
2,8 мм |
Высота днища, H: |
600 мм |
Длина отбортовки, h1: |
0 мм |
Коэффициент прочности сварного шва:
φ=1;
Допускаемые напряжения для материала 16ГС при температуре t = 45 oC (рабочие условия):
[σ]45= |
190 МПа |
Модуль продольной упругости для материала 16ГС при температуре 45 oC: E45= 1,965∙105 МПа
Найдем радиус кривизны в вершине эллиптического днища по формуле:
|
D |
2 |
|
R = |
|
||
4H |
|||
|
|||
(12.18)
|
2400 |
2 |
|
||
R = |
|
= 2400 мм |
|||
4 |
600 |
||||
|
|
||||
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:
s1 р |
+ c = |
pR |
|
+ c , |
(12.19) |
|
|
||||
2 − |
|
||||
|
|
0,5 p |
|
||
Консорциум « Н е д р а »
где R – радиус кривизны в вершине эллиптического днища.
s |
|
+ c = |
1,0 2400 |
+ 2,8 |
= 9,12 мм |
|
1 р |
|
|
||||
|
2 |
190 |
1 − 0,5 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
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.
(12.20)
p = |
2 190 |
1 (10 − 2,8) |
=1,13МПа |
||
2400 |
+ |
0,5 (10 − 2,8) |
|||
|
|
||||
1,13МПа 1,0МПа – условие прочности выполняется.
Расчет укреплений одиночных отверстий
Исходные данные для расчёта прочности узла врезки штуцера А1:
Элемент: |
А1 |
Элемент, несущий штуцер: |
Обечайка цилиндрическая |
Тип штуцера: |
Непроходящий с накладным кольцом |
|
Штуцер А1 |
Консорциум « Н е д р а »