Расчет опоры аппарата

 

Аппараты вертикального типа с соотношением Н/D > 5, размещаемые на открытых площадках, оснащают так называемыми юбочными цилиндрическими опорами, конструкция которых приводится на рисунке.

Рисунок11 – Опора аппарата

 

Принимаем толщину цилиндрической стенки опоры S= 20 мм.

Материал опоры сталь Ст 3 ГОСТ 380-88

σ_в = 380 МПа; σ_т = 220 МПа; Е = 2,10·10⁵ МПа; [σ] = 146 МПа

Диаметр опоры равен 2,80 м.

Размеры опорного кольца.

Внутренний диаметр кольца принимаем D₂ = 2,65 м

Наружный диаметр кольца принимаем D₁ = 3,12 м

Опорная площадь кольца

F = 0,785(D₁² – D₂²) = 0,785(3,122 – 2,652) = 2,13 м²

Момент сопротивления опорной площади кольца

W = π(D₁⁴ – D₂⁴)/32D₁ = π(3,124 – 2,654)/32·3,12 = 1,43 м⁴

Напряжение сжатия в стенке опоры с учетом отверстия для лаза

d = 0,5м

σ_с = G_max/[π(D+S) – d](s - c) =

= 7,10/[π(2,80+0,020) – 0,5](0,020-0,001) = 44,7 МПа

Напряжение на изгиб в стенке опоры

σ_и = М/π(D + s)2(s - c) =

= 3,270/π(2,80+0,020)2(0,020-0,001) = 6,9 МПа

Отношение

D/2(s - c) = 2,82/2(0,020– 0,001) = 74

по этой величине по графику [2c.418] находим коэффициенты:

k_и = 0,08; k_c = 0,06

K_c = 875σ_тk_c/E = 875·220·0,08/2,1·105 = 0,073

Kи = 875σ_тk_и/E = 875·220·0,06/2,1·105 = 0,055

Допускаемые напряжения на сжатие и изгиб в обечайке опоры

[σ_с] = К_сЕ(s - c)/D = 0,073·2,10·10⁵(0,020 – 0,001)/2,80 = 104 МПа

[σ_и] = К_иЕ(s - c)/D = 0,055·2,10·10⁵(0,020 – 0,001)/2,80 = 78 МПа

Устойчивость цилиндрической опоры

 = 44,7/104 +6,9/78 = 0,52 < 1

устойчивость обеспечена.

Максимальное напряжение на сжатие в сварном шве, соединяющем цилиндрическую опору с корпусом аппарата, при коэффициенте сварного шва φ_ш = =0,7

 =

7,10/0,7π(2,80+0,020)(0,020 – 0,001) + 4·3,270/0,7π(2,80+0,020)2(0,020– 0,001) = 99,6 МПа < [σ_с]

Максимальное напряжение сжатия на опорной поверхности кольца

7,10/2,13+ 3,270/1,43 = 5,6 МПа < 10 МПа

Номинальная расчетная толщина опорного кольца при l = 0,1 м

 1,73·0,1(5,6/146)^0,5 = 0,034 мм

с учетом прибавки на коррозию принимаем округляя размер s = 0,036 м

Наименьшее напряжение на опорной поверхности кольца:

при максимальной силе тяжести аппарата

 7,10/2,13 – 3,270/1,43 = 1,05 МПа

при минимальной силе тяжести аппарата

 6,45/2,13 – 3,270/1,43 = 0,74 МПа

Расчетным является наибольшее по абсолютной величине значение σ – при максимальной силе тяжести аппарата.

Общая условная расчетная нагрузка на фундаментные болты

Р_б = 0,785(D₁² – D₂²) ·σ = 0,785(3,122 – 2,652)1,05·10⁶ = 1,76 МН

Принимаем количество фундаментных болтов z = 8, тогда нагрузка на один болт

Р_б1 = 1,76/8 = 0,22 МН

Расчетный внутренний диаметр резьбы фундаментных болтов

 (4·0,22/π·453)^0,5 + 0,001 = 0,026 м

принимаем болты М42, у которых d₁ = 35,6 мм

Диаметр болтовой окружности

D_б = D + 2S + 0,12 = 2,80+ 2·0,020+ 0,12 = 2,96 м

Принимаем D_б = 3,00 м.

Заключение