4.4.7.3 Проверка прочности сварного шва.

Прочность сварного шва проверяется в сечении Г-Г при и по формуле:

, (4.37)

- для :

- для :

где F, M – расчетная осевая сжимающая сила и изгибающий момент, определяемые в сечении Г-Г при и , Н, Н·м;

D₃=D_вн – внутренний диаметр опорной обечайки, м;

а₁=S₃ – толщина сварного шва, м;

S₃ – исполнительная толщина стенки опорной обечайки, м;

[σ]_оп , [σ]_к – допускаемые напряжения соответственно опорной обечайки и корпуса колонны, при или , МПа.

Результаты проверки представлены в таблице 4.24.

Таблица 4.24 – Исходные данные и результаты проверки прочности

сварного шва

Параметр	Рабочее условие (υ = 1)	Условие испытания (υ = 2)
Расчетное сечение	Г-Г	Г-Г
Изгибающий момент, Н м	М1 =325185	M2=345078
Осевая сжимающая сила, Н	F1=517649	F2=1254043
Толщина сварного шва а, мм	а=Sгост =20	а =Sгост =20
Допускаемое напряжение для материала корпуса, МПа	[]t кор =157	=273
Допускаемое напряжение для материала опоры, МПа	[]t оп=196	=273
Проверка прочности	8<0,8*[]t кор =125,6 условие выполняется	13,6<0,8*[]Икор =218 условие выполняется

4.4.7.4 Проверка устойчивости опорной обечайки.

Потеря устойчивости формы опорной обечайки может произойти под действием осевой сжимающей силы и изгибающего момента.

Проверка устойчивости опорной обечайки с одним отверстием (в данной работе рассматривается опорная обечайка без кольцевого шва с одним отверстием - лазом) проводится для сечения Д-Д, проходящего через середину отверстия для рабочих условий () и для условий испытаний () по формуле:

, (4.38)

-

,

-

,

где D₀ – диаметр опорной обечайки, мм;

F, M – расчетная осевая сжимающая сила и изгибающий момент, определяемые в сечении Д-Д при и ;

[F], [M] – соответственно допускаемая осевая сжимающая сила и изгибающий момент, Н, Н·м;

Ψ₁, Ψ₂, Ψ₃ – коэффициенты, определяемые соответственно по формулам:

(4.39)

где A, W, Y – соответственно площадь, м², наименьший момент сопротивления, м³, и координата центра тяжести, м, наиболее ослабленного поперечного сечения.

Принимаем, что в ослабленном сечении расположено только одно отверстие, кольцевой сварной шов находится вне зоны отверстия.

В этом случае в первом приближении можно принять Ψ₁, =1, Ψ₂,= 1,

Ψ₃ = 0.

4.4.7.4.1 Методика определения допускаемой осевой сжимающей силы.

При воздействии осевой сжимающей силы цилиндрическая оболочка может потерять устойчивость по двум вариантам (в зависимости от соотношения l_р/D , где l_р – расчетная длина оболочки):

- при l_р/D<10 происходит местная потеря устойчивости;

- при l_р/D≥10 происходит общая потеря устойчивости.

Принимаем, что расчетная длина оболочки равна высоте колонного аппарата, т.е. l_р = Н.

При общей потере устойчивости цилиндрическая обечайка теряет устойчивость по всей длине как стержень. Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия общей устойчивости при l_р/D≥10 в пределах упругости определяется по формуле:

(4.40)

где - гибкость, определяется по формуле

, (4.41)

Принимаем, что для колонного аппарата, расчетная схема которого представляет упруго-защемленный стержень, lпр =2l_р=2Н, где Н – высота колонны, м.

-

-

где Е- модуль упругости, МПа, для соответствующего расчетного условия (,);

n_у – коэффициент запаса устойчивости.

Данный коэффициент имеет следующие значения:

- для рабочих условий n_у = 2,4;

- для условий испытаний и монтажа n_у = 1,8.

Затем определяется меньшее из двух значение допускаемой осевой сжимающей силы , т.е.

. (4.42)

Разрушение сжимающего элемента может быть следствием

– потери устойчивости;

– потери прочности;

– потери того и другого.

В этом случае значение допускаемой осевой сжимающей силы определяется по формуле

, (4.43)

- для рабочих условий,

- для условий испытаний,

где - допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности, Н, которое определяется по формуле

, (4.44)

- для рабочих условий,

- для условий испытаний.