Определение толщины стенки и напряжений для оболочек сферической формы

Определение толщины стенки и напряжений для оболочек конической формы

ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ ТОНКИХ ОБОЛОЧЕК РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ, НАХОДЯЩИХСЯ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ (ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ, ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ, СФЕРИЧЕСКИХ, КОНИЧЕСКИХ). ИХ СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ФОРМУЛ.

Тонкостенными принято считать сосуды и аппараты, если толщина их стенки S не превышает 10% внутреннего диаметра D_в. Такие сосуды и аппараты эксплуатируются обычно при давлении не более 10 МПа.

-для цилиндрической обечайки

- для выпуклого полусферического днища

R=D_вн/2

- для выпуклого эллиптического днища

R=D_вн - для конуса

Исполнительную толщину стенки элемента сосуда и аппарата должны определять по формуле

s^и= s_p + c

где s_p - расчетная толщина стенки элемента сосуда и аппарата.

Прибавку к расчетным толщинам следует определять по формуле

с= с₁+с₂+с₃

где с₁ – прибавка для компенсации коррозии эрозии, мм

с₂ – прибавка для компенсации минусового допуска, мм

с₃ – прибавка технологическая, мм

Прибавки c₂ и c₃ учитывают в тех случаях, когда их суммарное значение превышает 5% номинальной толщины листа.

Технологическая прибавка c₃ предусматривает компенсацию утонения стенки элемента сосуда или аппарата при технологических операциях - вытяжке, штамповке, гибке труб и т. д.

Условие применения расчетных формул для цилиндрической обечайки корпуса аппарата	(S_ГОСТ – С)/D_в ≤ 0,1;
Условие применения расчетных формул для эллиптической оболочки

Эллиптическая форма днищ - применяются в аппаратах диаметром менее 4 м.

Полусферические днища применяют в крупногабаритных аппаратах диаметром более 4 м. Стальные полусферические днища изготавливают диаметром от 3,6 м до 12 м при толщине стенок 10 –36 мм.

Конические днища применяют в основном в нижней части в вертикальных аппаратах, из которых требуется полностью удалять жидкий, сыпучий или кусковой продукт. Выбор угла в вершине конуса определяется технологическими соображениями: для жидких веществ – их вязкостью, а для сыпучих и кусковых веществ – углом естественного откоса.

ТОНКОСТЕННЫЕ ДНИЩА, ПЕРЕХОДЫ, ИХ КОНСТРУКЦИИ, МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ, ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ (ПРИВЕСТИ РИСУНКИ).

Днищем называют элемент сосуда или аппарата, ограничивающий корпус снизу, сверху или с боков (в зависимости от положения аппарата) и разъемно или не разъемно связанный с ним. Днища, так же как и обечайки, являются одним из основных элементов аппарата. Чаще днища крепятся к корпусам неразъемно с помощью сварки, реже — разъемно на фланцах.

Полусферические и эллиптические днища. Полусферические (полушаровые) днища целесообразно применять в аппаратах больших диаметров ( D >4000 мм), работающих под избыточным давлением свыше 0,07 МПа. Стандартные стальные полушаровые днища изготавливаются с внутренним базовым диаметром D= 3600... 12 000 мм и толщиной стенок 10...36 мм. Изготавливаются полушаровые днища сварными из штампованных лепестков и шарового сегмента (рис. 2.3.1). Для крупногабаритных полушаровыхднищотдельные лепестки до штамповки в плоском состоянии могут свариваться из нескольких частей. Количество лепестков выбирается исходя из размеров листа и рационального раскроя. Если по центру днища устанавливается штуцер, то широкой сегмент допускается не изготавливать. Минимальное расстояние между меридиональными швами /₍в месте их примыкания к шаровому сегменту или штуцеру (рис. 2.3.1) должно быть более трехкратной толщины днища, но не менее 100 мм.

Эллиптические днища благодаря рациональной форме и надежности в работе получили наиболее широкое распространение при изготовлении аппаратов, работающих при давлении до 10 МПа и под вакуумом. Эллиптическое днище состоит из выпуклой части, представляющей в диаметральном разрезе эллипс, и цилиндрической отбортованной части (рис. 2.3.3). Изготавливаются эллиптические днища штамповкой из плоских крутых заготовок, состоящих из одной или нескольких частей.

В соответствии с ГОСТ 6533 изготавливают днища эллиптические отбортованные стальные с внутренним базовым размером D=400.-4500 мм (толщиной стенки от 4 до 100 мм) и наружным базовым размером £>_н=159...720 мм (толщиной стенки от 4 до 25 мм). Отношение высоты днища к диаметру составляет H / D= 0,25, а высота отбортовки в зависимости от базового диаметра и толщины стенки составляет от 25 до 120 мм. Отклонение диаметра в цилиндрической части днищ допускается не более ±1 % номинального диаметра, относительная овальность — не более 1 %.

Полусферические и эллиптические днища, нагруженные внутренним избыточным давлением. Толщину стенки полусферических и эллиптических днищ рассчитывают по формулам

Конические днища. Конические днища представляют собой усеченные конические обечайки, приваренные расширенной частью к цилиндрической части корпуса. Днища изготавливаются вальцовкой из заготовки, состоящей из цельного или составного листа, и последующей сваркой.

Конические днища обычно применяют в конструкциях вертикальных сосудов и аппаратов, из нижней части которых необходимо выводить сыпучие материалы или вязкие среды. Конические переходы используют для соединения обечаек разных диаметров.

Конструктивно конические днища выполняют неотбортованными и отбортованными с тороидальным переходом (рис. 2.3.10). Днища с тороидальным переходом обеспечивают меньшую концентрацию напряжений в переходной зоне, поэтому в аппаратах, работающих под давлением более 0,07 МПа, используются только отбортованные конические днища с тороидальным переходом. Стандартные конические днища выпускаются с углом при вершине 2а, = 60, 90, 120 и 140°.

Конические днища, нагруженные внутренним избыточным давлением. Толщину стенки гладкой конической обечайки определяют по зависимостям

Конические переходы используют при переходе от большего диаметра аппарата к меньшему. Конические днища и переходы можно выполнять с отбортовкой и без нее

КРАЕВАЯ ЗАДАЧА. ПРИЧИНЫ И УСЛОВИЯ ПОЯВЛЕНИЯ КРАЕВЫХ НАГРУЗОК (МАКСИМАЛЬНОЕ И МИНИМАЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО КРАЕВЫХ НАГРУЗОК). ЗОНА ДЕЙСТВИЯ КРАЕВЫХ НАГРУЗОК. ПОНЯТИЕ О ДЛИННЫХ И КОРОТКИХ ОБОЛОЧКАХ.

Под действием внутреннего давления в стенках сосудов и аппаратов возникают продольные растягивающие силы (U и T), изгибающие моменты M_m и M_t и поперечная сила Q₀. Однако напряжения от изгибающих моментов очень малы, ими обычно пренебрегают и при определении напряжений учитывают только растягивающие усилия U и T. В этом случае при расчете оболочек вращения их края рассматривают свободными и расчет выполняют с достаточной для практики точностью по формулам безмоментной теории расчета.

Однако в колонных аппаратах имеются такие узлы, где появляются так называемые краевые нагрузки, от которых возникают дополнительные внутренние силовые факторы, в том числе и изгибающие моменты, напряжения от которых могут достигать значительных величин и ими нельзя пренебречь.

Такая теория расчета, при которой учитываются напряжения от изгибающих моментов, называется моментной теорией. При этом краевые напряжения могут достигать высоких значений, поэтому необходимо уметь определять эти величины и принимать конструктивные меры для их снижения. Таким образом, цель расчета по моментной теории заключается в определении краевых нагрузок Q₀ и M₀, в расчете дополнительных внутренних силовых факторов и определении суммарных напряжений от давления и краевых нагрузок. Затем по максимальным напряжениям проверяется прочность оболочки в узле сопряжения. Если условие прочности не выполняется, увеличивается толщина стенки и весь расчет повторяется.

Краевые напряжения особенно опасны в аппаратах, изготовленных из хрупких материалов, таких, как кремнистый чугун, термореактивные пластмассы, керамика и т.д., а также в аппаратах, подверженных знакопеременным нагрузкам. Причины появления краевых нагрузок

В действительности края оболочек обычно связаны друг с другом, например, сваркой, т.е. их края не свободны

Рисунок.1 – Соединение цилиндрической обечайки и конического днища

Если представить, что разъединили оболочки друг от друга и каждая часть сосуда может деформироваться свободно, то под действием внутреннего давления по краю цилиндра и конуса возникнут деформации, соответственно, радиальные перемещения D и углы поворота q.

Очевидно, что эти деформации для цилиндра и конуса будут различными, т.е. D_ц¹D_к, (3.2.1) q_ц¹q_к

Края оболочки связаны друг с другом и не могут деформироваться отдельно. В результате по краю появляются равномерно распределенные по окружности краевые нагрузки: поперечная сила Q₀, которая препятствует образованию зазора между обечайками на их краю, и изгибающий момент M₀, который препятствует повороту краев оболочек относительно друг друга.

Таким образом, основная причина возникновения краевых нагрузок – это неодинаковая деформация оболочек и невозможность деформироваться отдельно друг от друга, так как они жестко соединены между собой сваркой.

Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 1086; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 51 52 53 54 555657 58 59 60 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!