Розрахунок циліндричних обичайок проводиться по ГОСТ 14249-89 [1].
D = 1300 мм - внутрішній діаметр циліндричної обичайки;
L = 4500мм - довжина обичайки;
р = 0.65 МПа - допустиме надлишковий тиск;
рН = 0,1 МПа - зовнішній тиск;
t = 400 # 63; C - температура робочого середовища в апараті;
Сталь 12XM ГОСТ 1050-74 (табл. 3.1 [2]) - матеріал апарату;
DШТ.ОБ. = 300 мм - діаметр штуцера вваренними в обечайку;
DШТ.ДН. = 125 мм - діаметр штуцера вваривать в днище.
РОЗРАХУНОК обичайки, навантаженні внутрішнім надлишковим тиском
Товщина стінки визначається за формулами:
де S - виконавча товщина стінки, мм;
Sp - розрахункова товщина стінки, мм;
р - допустиме внутрішнє надлишковий тиск, МПа;
D - внутрішній діаметр циліндричної обичайки, мм;
[У] = 132 МПа - допустиме напруження, табл. 5 [1];
ЦР = 0,9 - коефіцієнт прочностістикового зварного шва, доступного до зварювання тільки з одного боку і має в процесі зварювання металеву підкладку з боку кореня шва, прилеглу по всій довжині шва до основного металу, табл.20 [1];
Загальне значення прибавки:
де С1 - надбавка на корозію і ерозію, розраховується виходячи з швидкості корозії і терміну служби апарату;
С2 - надбавка на мінусове граничне відхилення товщини листа;
С3 - технологічна надбавка, що враховує зменшення товщини листа, при витяжки, штампування та згинання.
Приймемо, С1 = 2 мм, С2 = 0,3 мм, С3 = 0, тоді С, за формулою (2) одно
Знайдемо виконавчу товщину стінки S, за формулами (1):
РОЗРАХУНОК обичайки, навантаженої ЗОВНІШНІЙ ТИСКОМ АБО працюють під вакуумом
В даному випадку товщина стінки обичайки розраховується з умови міцності і стійкості:
де рН - зовнішній тиск, МПа;
К2 = f (К1; К3) - коефіцієнт визначається по рис. 5 [1].
Коефіцієнти К1 і К3 визначаються за формулами:
де l = L + 2 * l3 - розрахункова довжина обичайки (l3 = H / 3 = D / 6-довжина примикає елемента, мм), мм;
nу = 2,4 - коефіцієнт запасу стійкості для робочих умов, пункт 1.4.12 [1];
Е = 1,78 * 10 5 МПа - модуль поздовжньої пружності, табл. 19 [1].
Знайдемо коефіцієнти К1 і К3 за формулами (4), далі визначимо коефіцієнт К2:
Товщина стінки за формулами (3):
Вибираємо max, тобто Sp = 6,5 мм
Виконавча товщина стінки дорівнює S # 63; 6,5 + 2,3 = 8,8 мм
Приймаємо S = 9 мм.
РОЗРАХУНОК обичайки з кільцями жорсткості, навантажених ЗОВНІШНІЙ ТИСКОМ
Приймаємо число кілець жорсткості рівне 3. Маємо рівномірно їх по обечайке. Тоді відстань l1 між двома кільцями жорсткості по осях, що проходить через центр ваги поперечного перерізу кілець жорсткості, так само l1 = 1125мм.
Визначимо виконавчу товщину стінки обичайки з кільцями жорсткості по пункту 2, прийнявши l = l1:
Вибираємо max, тобто Sp = 7,15 мм
Виконавча товщина стінки дорівнює S # 63; 6,3 + 2,3 = 8,6 мм
Приймаємо S = 9 мм.
Розрахункові параметри підкріпленої обичайки:
Ефективна довжина стінки обичайки, мм
де t - ширина поперечного перерізу кільця жорсткості, мм.
Ширину кільця приймаємо що дорівнює двом толщинам стінки, тобто t = 2S = 18мм. Тоді le одно:
Вибираємо min, тобто le = 120,66 мм.
Ефективний момент інерції розрахункового поперечного кільця жорсткості, мм 4
де IK - момент інерції поперечного перерізу кільця жорсткості щодо осі, що проходить через центр ваги поперечного перерізу кільця, мм 4;
АК - площа поперечного перерізу кільця жорсткості, мм 2;
е - відстань між центром ваги поперечного перерізу кільця жорсткості і серединною поверхнею обичайки, мм.
Момент інерції IK знайдемо за формулою:
де h2 - висота перетину кільця жорсткості, мм. Величину h2 приймаємо трохи більше le, тобто h2 = 121 мм. тоді
Площа АК знайдемо за формулою:
АК = 121 * 18 = 2178 мм 2
Відстань е за формулою:
Ефективний момент інерції Iравен:
Розрахунковий ефективний момент інерції кільця жорсткості:
де К5 = 0,015 коефіцієнт визначається по рис. 11 [1].
Умова I # 63; IР виконується.
Обичайки, навантаженої осьовим розтяжне зусилля
Товщину стінки слід розраховувати за формулою
Допустиме осьове розтяжне зусилля слід розраховувати за формулою
Обичайки, навантаженої осьовим стискаючі зусилля
Допустиме осьове стискальне зусилля слід розраховувати за формулою
де допускається осьовий стискуюче зусилля [F] п з умови міцності
а допустиме осьове стискальне зусилля в межах пружності [F] Е з умови стійкості
У формулі (23) допускається осьовий стискуюче зусилля [F] Е1. визначають з умови місцевої стійкості в межах пружності за формулою
Приймаємо В1 = 1, тоді
а допустиме осьове стискальне зусилля [F] Е2 -з умови загальної стійкості d межах пружності за формулою
гнучкість # 63 ;, визначають за формулою
Наведену розрахункову довжину lпр приймають за кресленням 7
Примітка. У разі якщо <10, формула (23) принимает вид
Для робочих умов (пу = 2,4), що допускається стискуюче зусилля можна визначати за формулою
коефіцієнти # 63; 1 і # 63; 2 слід визначати по рис. 8 і 9.
Обичайки, навантаженої згинальний момент
Допустимий згинальний момент слід розраховувати за формулою
де допускається вигинає момент [М] п з умови міцності розраховують за формулою
а допустимий згинальний момент [М] Е з умови стійкості в межах пружності за формулою
Для робочих умов (пу = 2,4) допускається вигинає момент можна визначати за формулою
коефіцієнт # 63; 3 слід визначати по рис. 10.
Обичайки, навантаженої поперечним ЗУСИЛЛЯМИ
Допустиме поперечне зусилля [Q] слід розраховувати за формулою
де допускається поперечне зусилля [Q] п з умови міцності
а що допускається поперечне зусилля [Q] E з умови стійкості в межах пружності
Обичайки, ПРАЦЮЮТЬ ПІД спільні дії ЗОВНІШНЬОГО ТИСКУ, ОСЬОВОГО стискаючі зусилля, згинального моменту І ПОПЕРЕЧНОГО ЗУСИЛЛЯ
Обичайки, що працюють під спільною дією навантаження, перевіряють на стійкість за формулою
де [р] - допустиме зовнішній тиск по п. 2.3.2;
[F] -Допускається осьовий стискуюче зусилля по п. 2.3.4;
[М] - допустимий згинальний момент по п. 2.3.5;
[Q] -Допускається поперечне зусилля по п. 2.3.6