5.26 – Конструкции стандартных цилиндрических опор для стальных аппаратов

5.10.3 Проверка прочности сварного шва.

Прочность сварного шва (рисунок 5.22, 5.25) проверяется в сечении Г-Г при ипо формуле

, (5.27)

где F,M– расчетная осевая сжимающая сила и изгибающий момент, определяемые в сечении Г-Г приив соответствии с таблицей 5.21, Н, Н·м;

D₃=D_вн– внутренний диаметр опорной обечайки, мм;

а₁=S₃– толщина сварного шва, мм (рисунок 5.27);

S₃– исполнительная толщина стенки опорной обечайки, мм;

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

В курсовом проекте принимаем, что толщина опорной обечайки и соответственно толщина сварного шва равна толщине стенки цилиндрической обечайки корпуса.

Рисунок 5.27 - Узлы соединения опорной обечайки с корпусом колонны

Если условие (5.27) не выполняется, то увеличивается толщина стенки сварного шва или изменяется материал опорной обечайки и расчет повторяется.

Результаты проверки необходимо представить в таблице 5.24.

Таблица 5.24 – Исходные данные и результаты проверки прочности сварного шва

Параметры	Рабочее условие (υ = 1)	Условие испытания (υ = 2)
Расчетное сечение
Изгибающий момент, МН м	М1 =	M2
Осевая сжимающая сила, Н	F1=	F2=
Толщина сварного шва, а, мм	а=Sгост =	а =Sгост =
Допускаемое напряжение для материала корпуса, МПа	[]t кор =	=
Допускаемое напряжение для материала опоры, МПа	[]t оп=	=
Проверка прочности

5.10.4 Проверка устойчивости опорной обечайки.

Потеря устойчивости формы опорной обечайки может произойти под действием осевой сжимающей силы и изгибающего момента (рисунок 5.28).

Поэтому в данном подразделе в пояснительной записке необходимо провести расчеты по основной расчетной формуле (5.28), а также определить допускаемые значения осевой сжимающей силы и изгибающего момента для рабочих условий и для условий испытаний. Результаты расчета привести в таблице 5.27.

Рисунок 5.28 – Модель потери устойчивости опорной обечайки под действием изгибающего момента, возникающего от ветровой нагрузки

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(рисунки 5.22, 5.25), проходящего через середину отверстия для рабочих условий ()и для условий испытаний ()по формуле

, (5.28)

где D₀– диаметр опорной обечайки, мм;

F,M– расчетная осевая сжимающая сила и изгибающий момент, определяемые в сечении Д-Д приив соответствии с таблицей 5.21, Н, Н·м;

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

Ψ₁, Ψ₂, Ψ₃– коэффициенты, определяемые соответственно по формуле Ж1, приведенной в Приложении Ж1.

5.10.4.1 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, гдеl_р – расчетная длина оболочки):

- при l_р/D<10 происходитместная потеря устойчивости;

- при l_р/D≥10 происходитобщая потеря устойчивости.

В курсовом проекте принимаем, что расчетная длина оболочки равна высоте колонного аппарата, т.е. l_р= Н.

При местной потере устойчивостиоболочек при сжатии происходит потеря устойчивости внезапно, хлопком, с образованием глубоких ромбических вмятин, обращенных к центру кривизны согласно рисунку 5.29, а. Вдоль образующей располагаются несколько поясов вмятин. Такую форму потери устойчивости называют несимметричной. Реже наблюдается осесимметричная форма с образованием в окружном направлении одной кольцевой вмятины как на рисунке 5.29, б, обычно на коротких оболочках, а на длинных – при одновременном нагружении осевой силой и внутренним давлением.

а б

а – несимметричная, б – осесимметричная

Рисунок 5.29 – Формы потери устойчивости цилиндров при осевом

сжатии

В этом случае допускаемая осевая сжимающая сила, определяемая из условия местной устойчивости приl_р/D<10 в пределах упругости находится по формуле

, (5.29)

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.

При общей потере устойчивости цилиндрическая обечайка теряет устойчивость по всей длине как стержень. Допускаемое осевое сжимающее усилие изусловия общейустойчивости приl_р/D≥10 в пределах упругости определяется по формуле

(5.30)

где - гибкость, определяется по формуле

. (5.31)

где l_пр– приведенная длина, м.

Приведенную расчетную длину l_пр, м, принимают по рисунку 5.30.

Рисунок 5.30 - Приведенная длина

В курсовом проекте принимаем, что для колонного аппарата, расчетная схема которого представляет упруго-защемленный стержень (рисунок 5.31),

lпр =2l_р=2Н, где Н – высота колонны, м.

Рисунок 5.31 – Расчетная схема колонного аппарата

Затем определяется меньшее из двух, найденных по формулам (5.29) (5.30), значение допускаемой осевой сжимающей силы , т.е.

. (5.32)

Примечание.В случае, если, формула (5.32) принимает вид

. (5.33)

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

, (5.34)

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

(5.35)

Для рабочих условий (n_y=2,4) допускаемое осевое сжимающее усилие можно находитьне по формуле (5.34),а определить по формуле (5.36)

, (5.36)

где φ₁и φ₂– коэффициенты, их следует определять по рисунку Д10 Приложения Д.