Расчет цилиндрических обечаек

Расчет цилиндрических обечаек проводится по ГОСТ 14249-80.

Гладкие цилиндрические обечайки. Формулы для расчета применимы при усло-

вии (s - с)/D ≤ 0,1; для обечаек и труб - при D ≥ 200 мм; (s - с)/D ≤ 0,3 - для труб при D < 200 мм.

На обечайки могут действовать нагрузки от внутреннего или наружного давления и сосредоточенные силы (боковые, осевые).

Расчет обечаек, нагруженных внутренним избыточным давлением. Исполнительная толщина стенки s определяется по формулам:

s_R = p_RD/(2[σ]φ – p_R); s_P = p_RD_н/(2[σ]φ + p_R); s ≥ s_R + c,

где D,D_н - внутренний и наружный диаметры обечайки, м; р_R - расчетное избыточ-

ное давление, МПа; φ - коэффициент прочности сварного шва; [σ] – допускаемое напряжение, МПа; s_R - расчетная толшина стенки обечайки, мм; s - исполнительная толщина стенки обечайки, мм.

Допускаемое внутреннее избыточное давление (при поверочном расчете) определяется формулой

[p] = 2[σ]φ(s – c)/[(D_в + (s – c)]

Производить расчет на прочность для условий испытания не требуется, если рас-

четное давление в условиях испытания будет меньше, чем расчетное давление в рабочих условиях, умноженное на величину 1,35[σ]₂₀/[σ].

Расчет цилиндрических обечаек, нагруженных наружным давлением. Толщи-

на стенки выбирается максимальной из двух значений, полученных по приближен-

ным формулам:

s_R = K₂D/100; s_p = 1,1p_RD/2[σ]; s ≥ sR + c.

Коэффициент К₂ =f(K₁,K₃) определяется по рис. 11.1.

При этом:

K₁ = n_yp_R/2,4∙10^-6∙E; K₂ = 100(s – c)/D; K₃ = l_R/D,

где l_R - расчетная длина обечайки.

Полученное расчетное значение толщины обечайки должно быть проверено по допускаемому наружному давлению.

Допускаемое наружное давление определяется по формуле

где допускаемое давление из условия прочности

а допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости

где

Рис. 11.1. Номограмма для определения толщины цилиндрических обечаек, работающих под наружным давлением

Расчетную длину обечайки l_R принимают в зависимости от ее конфигурации, но в первом приближении можно принять ее равной длине цилиндрической обечайки, которая подвержена действию наружного давления.

Рис. 11.2. Схема пользования номограммой на рис. 11.1: I - определение расчетной толшины стенки; II - определение допускаемого наружного давления; III - определение допускае- мой расчетной длины

Если на рис. 11.2 коэффициент К₁ будет лежать ниже соответствующей пунктирной линии, то значение [р] определяют по формуле [p] = 2,4K₁∙10^-6∙E/n_y В случае работы обечаек под действием осевой растягивающей, осевой сжимающей силы, изгибающего момента или комплекса этих нагрузок расчет следует производить согласно ГОСТ 14249-80. 11.1.5. Расчет крышек и днищ Цилиндрические цельносварные корпуса горизонтальных и вертикальных аппаратов ограничиваются с обеих сторон днищами (крышками). Основные типы применяемых дниш и кры-

крышек приведены на рис. 11.3. Наиболее распространенной в сварных аппаратах, особенно подведомственных Госгортехнадзору, является эллиптическая форма днищ с отбортовкой на цилиндр. Полушаровые днища целесообразно применять в крупногабаритных аппаратах, подведомственных Госгортехнадзору, имеющих диаметр более 4 м.

Рис. 11.3. Основные конструкции днищ сварных аппаратов:

а - эллиптическое отбортованное; б - полушаровое отбортованное; в - коническое отбортованное; г - плоское отбортованное; д - коническое неотбортованное;

е - коническое с плоским днищем; ж - сферическое неотбортованное; з - плоское неотбортованное

Сферические неотбортованные днища применяют, главным образом, в аппаратах, работающих под наливом, а также в виде составных частей отъемных крышек в аппаратах, работающих под давлением до 1,6 МПа.

Конические днища применяют в основном снизу в вертикальных аппаратах, из которых требуется удалять жидкий или сыпучий продукт.

Расчет днищ и крышек на прочность выполняется по ГОСТ 14249-80.

Днища выпуклые эллиптические и полушаровые отбортованные. Расчетные формулы применимы при условиях:

0,02 ≤ (s_д - с)/D ≤ 0,1; 0,2 ≤ H_д/D ≤0,5.

Расчет днищ, нагруженных внутренним избыточным давлением. Толщина стенки днища определяется по формулам

s_R = p_RR/(2φ[σ] – 0,5p_R); s_д = s_R + c.

Допускаемое внутреннее избыточное давление следует рассчитывать по формуле

[p] = 2(s_д - с) φ[σ]/[R +0,5 (s_д - с)]

Радиус кривизны в вершине днища

R = D²/4H_д,

причем R = D для эллиптических днищ с H_д = 0,25D и R = 0,5D для сферических днищ с H_д = 0,5 D

Для днищ, нагруженных наружным давлением, расчетная толщина стенки приб-

лиженно определяется как максимальная из двух:

где К_э - коэффициент приведения радиуса кривизны днища. Для предварительного расчета он принимается равным 0,9 для эллиптических днищ и 1,0 - для полушаровых.

Полученная толщина стенки проверяется по допускаемому наружному давлению