2 Определение геометрических размеров цистерны

Выбираем эллиптическую форму поперечного сечения цистерны.

Площадь поперечного сечения цистерны, м²:

(7)

где значение малой полуоси эллипса, м;

значение большой полуоси эллипса, м;

Для расчетов принимаем м,м.

м².

Длина цистерны, м:

(8)

где то же, что в формуле (1);

то же, что в формуле (7).

м.

3 Выбор конструкционного материала

Материал цистерны – низколегированная углеродистая сталь 09Г2С ГОСТ 5520-79 [2].

.

Механические характеристики:

- предел текучести _т=345 Н/мм²;

- временное сопротивление разрыву_в=490 Н/мм²;

Допускаемые напряжения, Н/мм²:

(9)

где нормативное допускаемое напряжение, Н/мм²;

поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации цистерны.

Для расчетов принимаем

За нормативное допускаемое напряжение принимаем большее из двух значений:

(10)

где предел текучести стали, Н/мм².

(11)

где временное сопротивление разрыву, Н/мм².

По формуле (10):

Н/мм².

По формуле (11):

Н/мм².

Принимаем Н/мм².

Тогда по формуле (9) допускаемые напряжения:

Н/мм².

4 Определение расчетного давления в цистерне

Расчетное давление в цистерне, МПа:

(12)

где –давление насыщенных паров НП в зависимости от вида НП, МПа;

–коэффициент вертикальных нагрузок;

–гидростатическое давление, МПа;

–коэффициент горизонтальных нагрузок;

–расчетное динамическое давление, МПа.

Для расчетов принимаем

Давление насыщенных паров МПа [1].

(13)

где –то же, что в формуле (12).

Гидростатическое давление, МПа:

(14)

где –высота налива НП,м;

– то же, что в формуле (4);

–ускорение свободного падения,.

(15)

где площадь продольного сечения цистерны, м².

(16)

где –то же, что в формуле (4);

–то же, что в формуле (8).

м².

Высота налива НП по формуле (15):

м.

Гидростатическое давление по формуле (14):

МПа.

Расчетное динамическое давление, МПа:

(17)

где –масса продукта, кг;

–максимальная скорость, развиваемая автоцистерной, м/с;

–тормозной путь автомобиля, м;

то же, что в формуле (7).

(18)

где –то же, что в формуле (17).

м.

Масса продукта, кг:

(19)

где – то же, что в формуле (1);

–то же, что в формуле (4).

кг.

Расчетное динамическое давление по формуле (17):

МПа.

Расчетное давление в цистерне по формуле (12):

МПа.

5 Расчет толщины стенки цистерны

Толщина стенки цистерны, изготовленной из металла с относительным удлинением δ 22 - 27 % и с временным сопротивлением разрыву σ_в≥ 360 МПапо ГОСТ Р 50913-96 [3], мм:

(20)

где –то же, что в формуле (12);

–тоже, что в формуле (21);

– то же, что в формуле (11);

– коэффициент, учитывающий уменьшение прочности сварных швов(=0,1).

Для определения найдем эквивалентный диаметр цистерны, м:

(21)

где – то же, что в формуле (7).

м.

Толщина стенки цистерны по формуле (20):

мм.

Согласно ГОСТ Р 50913-96 цистерны диаметром менее 1,8 м при изготовлении ее из металла с временным сопротивлением разрыву σ_в ≥ 360 МПа (3600 кгс/см²), и относительным удлинением δ = 22 - 27 % равна не менее 5 мм.