2.8. Укрепление вырезов отверстий Расчет на прочность укреплений одиночных отверстий выполняют в следующей последовательности:

1. Определяют расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления, при наличии избыточной толщины стенки сосуда вычисляется по формуле

(125)

где s – толщина стенки укрепляемой оболочки;

s_p – расчетная толщина стенки укрепляемой оболочки, мм

D_р – расчетные диаметры укрепляемых элементов, определяемые по формулам:

1) для цилиндрической обечайки

Dp=D;

(126)

2) для конической обечайки, перехода или днища

(127)

3) для эллиптических днищ

(128)

4) в случае эллиптических днищ при Н = 0,25 D

(129)

5) для сферических днищ вне зоны отбортовки

(130)

где R - радиус кривизны в вершине днища по внутренней поверхности, мм.

Расчетную толщину стенки штуцера, нагруженного как внутренним, так и наружным давлением, определяют по формуле

(131)

где коэффициент определяют по табл. 1.

Если ось сварного шва обечайки (днища) удалена от наружной поверхности штуцера на расстояние более чем три толщины укрепляемого элемента, то коэффициент прочности этого сварного соединения при расчете укрепления отверстий следует принимать . В исключительных случаях, когда сварной шов пересекает отверстие или удален от наружной поверхности штуцера на расстояние менее 3s, принимают в зависимости от вида и качества сварного шва.

2. Определяют расчетные диаметры в зависимости от выбранного типа укрепления.

Определяют расчетный диаметр отверстия в стенке обечайки, перехода или днища при наличии штуцера с круглым поперечным сечением, ось которого совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия (рис. 24, 28) или кругового отверстия без штуцера определяют по формуле

(132)

Расчетный диаметр отверстия для смещенного штуцера на эллиптическом днище (рис. 28) определяют по формуле

(133)

Расчетный диаметр отверстия для штуцера с круглым поперечным сечением, ось которого совпадает с нормалью к поверхности обечайки в центре отверстия, при наличии отбортовки (рис. 26) или торообразной (рис. 27) вставки, определяют по формуле

(134)

Если расчетный диаметр одиночного отверстия удовлетворяет условию

(135)

то дальнейших расчетов укрепления отверстий не требуется.

В случае невыполнения условия (135) расчет укрепления проводят по методике приведенной ниже.

Рисунок 24 – Укрепление отверстия (основная расчетная схема)

а б

Рисунок 25 – Укрепление отверстия при наличии проходящего штуцера

а б

Рисунок 26 – Укрепление отверстий отбортовкой

а б

Рисунок 27 – Укрепление отверстия торообразной вставкой (а) или вварным кольцом (б)

Рисунок 28 – Укрепление отверстия крышках и днищах при наличии проходящего штуцера

3. Определяем расчетные и исполнительные размеры укрепления

Расчетные длины внешней и внутренней частей круглого штуцера, участвующие в укреплении отверстий и учитываемые при расчете (рис.24), определяют по формулам:

,

(136)

.

(137)

В случае проходящего штуцера (рис. 25) s₃ = s₁.

Исполнительные длины штуцеров l₁, l₂ должны удовлетворять условию

l₁> l_1р, l₂> l_2р

Ширину зоны укрепления в обечайках, переходах и днищах определяют по формуле

(138)

Расчетную ширину зоны укрепления в стенке обечайки, перехода или днища в окрестности штуцера при наличии торообразной вставки или вварного кольца (рис. 27) определяют по формуле

(139)

В случае отбортовки (рис. 26), а также при отсутствии торообразной вставки или вварного кольца

(140)

Исполнительная ширина зоны укрепления l должна удовлетворять условию l> l_Р.

Расчетную ширину накладного кольца определяют по формуле

(141)

Исполнительная ширина накладного кольца l₂ должна удовлетворять условию l₂> l_2р.

Отношения допускаемых напряжений:

1) для внешней части штуцера

2) для накладного кольца

3) для внутренней части штуцера

Расчетный диаметр определяют по формуле

(142)

4. Проверяем условие укрепления одиночных отверстий

В случае укрепления отверстия утолщением стенки сосуда или штуцера либо накладным кольцом, либо торообразной вставкой или отбортовкой должно выполняться условие

(143)

Рекомендуемым вариантом укрепления является укрепление без использования накладного кольца. В этом случае расчет укрепления проводят с помощью условия укрепления (143), в котором принимается s₂=0. При этом длина внешней части штуцера l₁ отсчитывается от наружной поверхности аппарата.

При отсутствии штуцера и укреплении отверстия накладным кольцом или утолщением стенки сосуда при расчете в условии укрепления l_1p=l_3p=0. При этом исполнительную ширину накладного кольца отсчитывают от края отверстия:

Расчет укрепления отверстия с помощью накладного кольца

При необходимости определения площади этого кольца проводится по формуле

(144)

где - площадь накладного кольца.

Если s₂>2s, то накладные кольца рекомендуется устанавливать снаружи и изнутри сосуда или аппарата, причем толщина наружного кольца принимается 0,5 s₂, внутреннего - (0,5s₂+c).

Допускаемое внутреннее избыточное давление определяют по формуле

(145)

где

(146)