Файл: Майзель В.С. Сварные конструкции учебник.pdf

Уравнения (9.1)—(9.3) являются основными и используются для расчета оболочек любой формы.

Наиболее широкое распространение в листовых конструкциях получила цилиндрическая оболочка. Это связано с сравнительной простотой технологии ее изготовления. Другие, более сложные формы оболочек применяются несколько реже. В днищах и дру­ гих отдельных элементах различных сосудов применяются сфе­ рические, конические, эллипсоидальные оболочки. За последние годы получили распространение шаровые резервуары. Появляются каплевидные и многоторовые резервуары. ^

Ниже приводятся формулы для опре­ деления напряжений в оболочках про­ стейшего типа для наиболее распростра­

нии р (рис. 9.2) напряжения вдоль обра­

Напряжение в кольцевом направлении в точке т:

При равномерном внутреннем давлении р (рис. 9.3, а) напря­ жения вдоль образующей и напряжения в кольцевом направле­

При гидростатическом давлении (рис. 9.3, б) наибольшие напря­ жения в нижней точке днища

Д л я к о н и ч е с к о й о б о л о ч к и имеем: гх — оо; гг =

Т

cosа

При равномерном внутреннем давлении р (рис. 9.4, а) напря­ жения вдоль образующей

При гидростатическом давлении (рис. 9.4, б) напряжения вдоль образующей в точке т

При работе оболочек на сжатие они должны быть проверены еще и на устойчивость.

Ниже приведены расчетные формулы для проверки устойчи­ вости замкнутой круговой цилиндрической оболочки при неко­ торых типичных случаях загружения.

Рис. 9.5. Схема действия сжимающих нагрузок на цилиндрическую оболочку: а — равномерное сжатие параллельно образующей; б — внешнее равномерное давление

Здесь Е — модуль упругости стали; R — расчетное сопротивле­ ние стали; г — радиус срединной поверхности оболочки; s — тол­ щина оболочки; <р* и с — коэффициенты, принимаемые по табл. 9.1 и 9.2.

Т а б л и ц а 9.1. Значения ср*

При внешнем равномерном давлении (рис. 9.5) условие обеспе­ чения устойчивости имеет следующий вид:

(9,17)

263

где cr2 — напряжение в оболочке в кольцевом направлении [определяемое по формуле (9.5)]; ст02— расчетное критическое напряжение, определяемое следующими зависимостями:

При одновременном действии продольного сжатия и внешнего нормального к боковой поверхности равномерного давления зам­ кнутая круговая цилиндрическая оболочка проверяется на устой­

§ 42. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСУДОВ, РАБОТАЮЩИХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

По правилам Госгортехнадзора1, сосуды, работающие под дав­ лением выше 0,7 атм (без учета гидростатического давления), необходимо проектировать с соблюдением определенных требова­ ний по отношению к выбору материалов, конструктивных форм, методов расчета и технологии изготовления.

Требования к материалу, установленные правилами Госгор­ технадзора, совпадают с положениями, принятыми при изготов­ лении ответственных сварных конструкций, и в основном сводятся к ограничению содержания углерода и допусков на вредные при­ меси. Марки применяемых материалов перечислены в правилах в специальном перечне.

Расчет сварных сосудов, работающих под давлением, прово­ дится по методу допускаемых напряжений. Нормы допускаемых напряжений установлены в зависимости от условий эксплуатации сосудов.

1 Сборник правил и руководящих материалов по котлонадзору. Л., «Недра»,

1971.

Расчет цилиндра. Толщина стенки s цилиндрической части сосуда, воспринимающего внутреннее давление, определяется по следующей формуле, установленной правилами Госгортех­ надзора,

г — внутренний радиус цилиндра; ср — коэффициент прочности цилиндрической части; с — прибавка к расчетной толщине стенки. При проверочных расчетах соответственно имеем:

где [а]* — номинальное допускаемое напряжение; т] — попра­ вочный коэффициент, учитывающий конструктивные и эксплуата­ ционные особенности сосуда (он задается правилами Госгортех­ надзора и изменяется в пределах 0,85—1,0).

Значение номинального допускаемого напряжения устанав­ ливается в зависимости от характеристик прочности стали и рас­ четной температуры стенки tcr и принимается минимальным при вычислении из следующих трех условий:

[о]*

1.5 *

[а]*:

1.5 •

Здесь Ств — расчетный предел прочности стали при растяжении

при рабочей температуре /; — расчетный условный предел теку­ чести (при остаточной деформации 0 ,2 %) при рабочей темпера­

туре t\ Од — расчетный условный предел длительной прочности при растяжении при рабочей температуре t.

Коэффициент прочности <р учитывает наличие сварных швов и определяется в зависимости от их конструктивных и техноло­ гических особенностей в соответствии с данными табл. 9.3. Коэф­ фициент прочности может учитывать также ослабление цилиндри­

Прибавка с к расчетной толщине, компенсирующая минусовый допуск листового проката, принимается только для стенок тол-- щиной, не превышающей 2 0 мм. Рри этом с — 1 мм.

Расчет днища. Толщина стенки сварного эллиптического или сферического штампованного днища определяется по формуле

Для снижения величины местных напряжений высоту выпук­ лой части днища не допускается принимать меньше, чем 0,4г.

Толщина стенки эллиптического или сферического днища, имею­ щего неукрепленные отверстия, рассчитывается по формуле