Файл: Слюсарь, И. П. Тонкостенные аппараты, нагруженные внутренним давлением.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 31.10.2024

Просмотров: 35

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

- 92

Коничеокие днища для тсшкостенньк аппаратов при соответствую ­ щем оборудовании довольно технологичны в изготовлении, однако они не

очень компактны и значительно увеличивают высоту аппарата.

Конструктивно конические днища выполняются в 2 -х вариантах: с

отбортовкой и без отбортовки.

'Йшовьши для большинства сосудов и аппаратов в последнее время

приняты стальные конические отбортованные днища с углами при вершине

конуса 2 оС «60° по ГОСТу 12619 -67 и 2 =90° по ГОСТу 1 2 6 2 1 -6 7 . В

соответствии с указанными стандартами, конические днища изготавливают­

ся с

внутренними базовыми размерами, S e n

от 400

до 3000

мм и наруж­

ными

от 273 м до 1020 мм.

 

 

 

 

Конические отбортованные днища больших размеров

1200мм)

изготавливают из двух основных

элементов

(р и с.49?;

отбортованной (пе­

реходной) части I и конической

части 2 .

 

 

 

РИС.49

- 93 -

Дая расфты под внутренним давлением / *» 0 ,0 7

МН/М2 ( 0 ,7

кг/с»/*)

обычно допускаются конические отбортованные днища.

Конические

иеотбор-

тованные днища применяют для аппаратуры, работающей при давлениях ме­

нее 0 ,0 7 мн/м2 . Правилами Госгортехнадзора СССР разрешается также при­

менять неотбортованные конические днища для аппаратов, работающих под

давлением

Р > 0 ,0 7 мн/м2 ,

если угол 2 cL не превышает 4 5 ° . В горизон­

тальных аппаратах,

работающих под наливом й избыточным давлением

/ * < 0 ,0 7

мн/ь/2,

при

> 1500 мм также целесообразно применение

конических неотбортованных днищ с углом при вершине 2 с/ ~ МО^вместо

неотбортоваяных сферических и плоских днищ.

Конические стальные неотбортованные днища с углом при вершине

60° изготавливаются по ГОСТу 12620 -67 с внутренними базовыми размерами от 400 до 3000 мм и с наружными базовыми размерами от 273 до 1020 мм.

Эти же днища, но

с углом при вершине

9 0 ° ,

изготавливаются по РОСТу

1 2 6 2 2 -6 7 .

 

 

 

v

ГОСТами 12623 -67 и 12624 -67 предусмотрены конические днищя с угла

ми при Еершине соответственно 120си 1 4 0 °,

Стандартизованы также днища

из венипласта и фаолита.

 

 

 

Прочность конусной оболочки в значительной степени зависит от ве­

личины угла раствора конуса 2еР

,

 

 

В диапазоне

изменения угла

2 оС

от

0 до 180° конические оболочки,

можно разделить

на три группы (р и с.5 0 ) .

 

РИС.50.


 

- S4

-

I

группа - конусы с углами

раствора 2с£> 160°. Прочность этих кону­

сов

приближается к прочности пластиной Поэтому такие пологие конусы

можно приближенно рассчитывать как круглые пластинки.

П группа - конуоы о углами раствора 160°< 2 <^< 1 2 0 °, рассчитываются

по формулам конусных оболочек. Централиое отверстие в вершине конуса

при 2 ^ ^ 1 2 0 ° мало сказы вается на

црочности

конуса.

Наоборот, при

2 оС >■ 160° центральное отверстие

существенно

влияет

на прочность, силь­

но ослабляя коническую оболочку и как бы превращает ее в кольцевую плас­ тинку.

Шгруппа - конуоы с углами раствора 2 ^ < 120° по прочности цриближа-

ются к цилиндрическим обечайкам. Поэтому наиболее употребительные ко­

нические оболочки

с углом 30° <

2^к 8 0 ° для приближенных расчетов в

неответственных случаях можно принимать за цилиндры,

с диаметром рав­

ным диаметру основания конуса.

 

 

 

С целью снижения краевых напряжений переходные части конических

днищ рекомендуется

выполнять как

показано

на р и с.5 1 .

 

 

В этом случае толщину стенки днища опре­

 

деляют исходя из наибольшего тангенциального

 

мембранного напряжения о учетом краевого ме­

 

ридионального

напряжения.

¥аким образом,

 

толщина стенки

цилиндрической части

ЖРИС.51


- 95 -

на расстоянии не менее I ( рис. 51) и конической чаоти днища на расстоянии не менее ( если угол при вершине 2 «^ < 1 4 0 °,

определяется по следующей формуле: х -

 

 

S - 7 *$£-'e (м)'

«я,

где у -

коэффициент, зависящий от формы днища, и определяемый по

графику р и с .52

или по

т а б л .? .

 

Во всех олучаях

толщина S, должна быть не менее

толщины цилин­

дрической

части

аппарата.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

Э6 -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

За

пределами указанного в ш е расстояния.

толщину конического дни­

ща определяют ш фррцуле

 

 

» '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£c0t*CCV3g<»,-/>)

С

f

 

 

(64)

гд е ЯЬр - расчетньй диаметр дница.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для конических днищ с

тороидальным переходом

отбортовкой)

 

 

 

= Фъ, - g [ t (/-eesd j+ s/и at/ %

£ - ] ,

 

 

 

 

 

 

Радиуо отбортовки

2

 

в

этом случае

выбирают йз

конструктивных

соображений. ■

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Допускаемое давление принимается равным наименьшему из двух зна­

чений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

4У&я*»г (f,-c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г

--------

---------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

_ Л c o s У*G3 °r, ($*■ ~с )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я/> + ЛссяоС С ?*' с )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7

 

 

 

 

Значения коэффициента формы днища,

у

 

 

 

 

 

 

Уголок

 

 

Отношение. */%)

 

 

 

 

 

 

 

 

град

io.oi 10,02! 0,03!O.C4!G,05!0,08!0,1010.1510.20!0.3010.40!0

 

10

 

1.4

1.3

L3

 

£.1 LI I.I LI

 

 

LI

 

 

 

 

20

 

2,0

1,8

1,7

1,6

1,4

1,3

1,2

 

 

 

 

I,I

 

. 30

 

2.7

2,4 .2,2 2,0

£.9

Ji7

if*6 1.4

■1,3

I.I

 

45

 

4,1

3,7 3,3

3,0

2,6

2,4 2,2

1.9

 

1,8

1,4

I,I

 

60

 

6,4

5,7

5,1

4,7

4,0

3,5

3,2

2,8

2,5

 

2,0 1,4

 

70

 

9,4

8,4

7,2

6,3 . 6,0 5,2 4,8

4,1

3,8 2,8 1,8

 

В соответствии с нормами Госгортехнадзора

требуется, чтобы в стен­

ке

на

расстоянии равном 0 ,5

(/

 

от

дуги

перехода

по обе

стороны

от

нее

не было вы резов.

При наличии вырезов прибавку на

коррозию С

удваивают. Во избежание перегрузки в переходной части днищ не следует располагать опоры.


-

97 -

 

l

Рекомендуемая конструкция конических неотбортованных д а в о

цилиндрической частью должна

соответствовать приведенной на р и с.53,

 

 

РИС.5 3 .

 

 

Для ртих днищ расчетный диаметр

 

 

“ о®** - 2 s / n d

**•

 

 

Условно расчетный внутренний радаре отбортовки

 

 

 

Z

= 0 ,0 1

я * * .

 

 

Угол при Еершине

2 d

6 0 ° .

.

Д /

чЮрмулы (6 3 ) и

(64)

 

S - c

применимы при условии

«

co S eL

Толщина стенки

конических неотбортованных днищ без

цилиндричес-

- 98 -

кой части , непосредственно приваренные к цилиндрическому корпусу ап­ парата, в ответственных случаях должна определяться по формуле (6 4 ) о

последундим учетом напряжения, вызванных краевыми силами и моментами.

Значения внутренних сил и моментов, возникающих в окрестности отыка от действия сил и моментов, даны в учебниках А , Д .Лемеш ева [ i ] и З.Б.Каф -

торовича / б /»

оил 9 я моментов

 

Порядок определения

приведен ниже.

§ 5 . Учет

краевых сил и моментов

Расчитывая оболочки, составляющие аппарат или сооуд, ми пред­ полагали, что каждая из оболочек работает самостоятельно и независимо от других связанных о ней оболочек или частей аппарата.

Во многих практических случаях такое.упрощение допустимо и не оказывает значительного влияния на результат инженерного р асчета.

Однако, в некоторых ответственных случаях такие упрощения могут при­ вести к созданию непрочной конструкция.

Рассмотрим в х а ^ о т в е примера сосу д , состоящий из цилиндричес­ кого корпуса и конического днища, нагруженный равномерно распределен­ ным газовым давлением Р ( р я о .5 4 ,а ) . Мысленно отделим днище от корпуса

(р н о .5 4 ,6 ), Заменив действие одной оболочки на другую силовыми факто-

o '

РИС.54,

£


 

-

99 -

 

 

рами9 - / 7 7

( <5^ -

распорная

с а д а ),

,

В соответствии с уравненнямй безмоментной теория, удлинение

радиуса цилиндра от внутреннего давления

 

р

р > *

 

 

 

угол поворота сечения цилиндра ^

= О,

 

Для края

конуса, замкнутого

у вершины,

линейное перемещение

в перпендикулярном к оса симметрии конуса направлений от действия

внутреннего давления

р

 

^

р $ г

 

 

уго* поворота края конуса

 

= Т в Т ёЗ й С

 

 

 

 

 

 

 

 

и>'

3

 

. M

*l ,

 

 

 

з

£ S

 

 

 

 

 

тх “ ~S~

 

 

 

 

 

Как видно из приведенных формул, ни линейные ни угловые де­

формации соединенных оболочек не равны между собой:

 

 

H £ / V

Wx * j

 

 

 

 

 

Поскольку задачей конструирования является создание прочных

и надежных аппаратов, то

при рабочем давлении

Р

всегда должна

быть гарантировано равенство

деформаций

 

 

 

\М/

1

 

 

 

(6 5 )

>

</£ - 4>к

]

* -

 

в том

олучае, когда

Это равенство

может иметь место только

имеется силовое взаимодействие между соединенными оболочками. По­ скольку деформации обеих оболочек в места стыка должны быть равны,

то каждая оболочка, деформкруяоь по-своему, примет новую фород

(р и с .5 5 ).

Если оболочки соединены гомогенно (наприйер, при помощи свар}

ки ), т о , очевидно, силовые факторы от взаимодействия одной оболочки

на другую распределяются равномерно по окружности стыка в виде ра­ диальных погонных сил P-Qp и меридиональных погонных моментов /г ? ,