Расчёт колоны

;

 

де  = 0,009 радій — кут повороту приварного встик фланця.

Умова герметичності  виконується.

 

З'єднання обичайки з кришкою  здійснюється за допомогою плоских  приварних фланців, розміри яких наводяться нижче у табл. 4.2:

Табл. 4.2Фланці сталевого зварного апарату цілісні для обичайки і днища з внутрішнім базовим розміром

Dв,  мм	1000
Dф,  мм	1090
Dб,  мм	1130
dб,  мм	М20
z	60
h, мм	84
mА, кг	181
mБ, кг	187

  

     Примітки: фланці виготовлені із сталі марки 06Х18Н10Т.

Усі штуцери і труби також  забезпечуються плоскими приварними фланцями, конструкція і розміри яких наводяться нижче:

 

Рис 4.4.2 основні розміри фланця

 

4.6Розрахунок укріплення отворів.

У даній роботі прийняті наступні умовні позначення:

- внутрішній діаметр розрахункової деталі, мм;

- зовнішній діаметр розрахункової деталі, мм;

- середній діаметр розрахункової деталі, мм;

 — розрахунковий коефіцієнт міцності;

- коефіцієнт міцності при послабленні отворами;

— коефіцієнт міцності при послабленні отворами з урахуванням зміцнення.

— мінімальна розрахункова товщина міри без надбавок при = 1, мм;

р — розрахунковий  тиск, кгс/см2;

t — расчетная температура степени, С;

-допускаемое напряжение при расчетной температуре стенки, кгс/мм²:

S - номінальна товщина  стінки деталі, мм;

- розрахункова товщина стінки деталі, мм;

З - сумарна надбавка до розрахункової товщини стінки, мм;

Z - коефіцієнт, що визначає  відношення діаметру отвору до  зони його впливу;

- сума компенсуючих площ зміцнюючих деталей, мм²;

 - фактична товщина стінки, мм;

- компенсуюча площа штуцера, мм;

- компенсуюча площа накладки, мм

t - відстань між центрами  сусідніх отворів в подовжньому  напрямі, мм;

- відстань між центрами сусідніх отворів в поперечному напрямі, мм

 

Коефіцієнт міцності деталей, ослаблених подовжнім рядом  або коридорним полем отворів  з однаковим кроком.

 

 

Коефіцієнт міцності циліндричної деталі, ослаблений поперечним рядом або полем отворів з  однаковим кроком.

 

 

При шаховому рівномірному розташуванні отворів коефіцієнт міцності в косому напрямі

 

де  ; ; .

Коефіцієнт міцності циліндричної деталі, ослабленої поодиноким неукріпленим отвором

 

,

 

де 

Коефіцієнт міцності циліндричної деталі, ослабленої поодиноким укріпленим отвором

.

 

Найбільший допустимий діаметр неукріпленого отвору в  циліндричних деталях

 

.

 

Сума компенсуючих площ зміцнюючих деталей

,

 

де  - компенсуюча площа спрямованого металу зварних швів .

Величину компенсуючих площ зміцнюючих деталей слід визначати по формулах:

1) для зовнішніх штуцерів, конструкція яких показана на мал. 3,6,1.

 

Мал. 4.6.1 Зміцнення зовнішнім штуцером

2) для пропущених штуцерів, конструкція яких показана на рис.3.6.2

 

.

 

Рис.4.6.2. Зміцнення прохідним штуцером

 

3) для накладок, конструкція яких показана на мал. 3.6.3.

Рис, 4.6.3. . Зміцнення накладкою

 

2.2.10, Використовуване при розрахунку значення висоти штуцера h*, повинно прийматися рівним розміру по кресленню на конкретний штуцер, але не визначенішого, по формулі

 

2.2.11. Використовуваного при розрахунку значення висоти штуцера Н3з боку внутрішньої поверхні деталі повинне набувати рівним розміру по кресленню на конкретний штуцер, але не визначенішого, по формулі

 

  .

Для апарата заданого у курсовому проекті:

Вихідні дані: Внутрішній діаметр апарата внутрішній діаметр штуцера довжина штуцера довжина циліндричної частини апарата внутрішній радіус відбортовки матеріал корпусу і штуцера – сталь ВСт3сп, розрахункова і виконавча товщина обичайки розрахункова і виконавча товщина штуцера прибавка до розрахункової товщини стінки

Рішення. Розрахунковий діаметр отвору штуцера

Найбільший діаметр отвору штуцера, який не потребує додаткового укріплення

де  – розрахунковий діаметр для циліндричної обичайки.

Так як > , укріплення отвору діаметром – необхідне.

Розрахунковий діаметр  отвору, який не потребує укріплення при відсутності надлишкової товщини стінки обічайки

Розрахункова довжина  штуцера

При , умова укріплення отвору виконується, якщо

>

тобто

Умова міцності отвору виконується.

 

4.7 Розрахунок опори

Апарат встановлений на фундамент за допомогою юбочної  циліндричної опори.

Внутрішній діаметр  опорного кільця :

D₁ = D - 0,06 = 1 - 0,06 = 0,94 м;

Зовнішній діаметр опорного кільця :

D₂ = D + 2  * s + 0,2 = 1+ 2  * 0,008 + 0,2 = 1,216м;

Діаметр болтового кола :

     D_б = D + 2  * s + 0,12 = 1+ 2  * 0,008+ 0,12 = 1,136 м, приймаємо Dб = 1170 мм

Номінальна розрахункова товщина опорного кільця при  l = 0,09 м:

     s_к= 1,73 · l · (0,18 / [σ])^1/2 = 1· 0,09 · (0,18 / 146)^1/2 = 3,16 · 10^-3 м = 3,16 мм, з урахуванням прибавки на корозію приймаємо, округлюючи розмір s_к = 8 мм.

Орієнтовна маса апарату 

Маса обичайки :

m_об = 0,785 *(Dн₂ - Dв₂)*Н_об*ρ,

де D_н = 1,016 м - зовнішній діаметр колони;

D_в = 1,0 м - внутрішній діаметр колони;

Н_об = 12м - висота циліндричної частини колони :

ρ = 7850 кг/м3 - щільність стали Ст.3;

m_об = 0,785*(1,016 2 - 1,02)*6*7850 = 2385 кг

Маса тарілки :

m_Т = 24,5 кг

m_Д - маса днища;

Загальна маса колони :

приймаємо, що маса допоміжних пристроїв(штуцерів, вимірювальних  приладів, люків і так далі) складає 10% від основної маси колони, тоді

m_к = 1,1*(m_об + m_Т + 2*m_Д)  = 1,1*(2385+ 24,5+24,5 + 2*106)  = 2911 кг

Маса води при гідравлічному  випробуванні:

mв = 998*(0,785*Dв*Hоб + 2 *V_Д)  = 998*(0,785*1,02*12 + 2*0,284)  = 9968кг.

V_Д -  об'єм днища;

Максимальна вага колони :

m_max = m_к + m_в = 2911+9968=12879кг.

Сила тяжіння апарату  при гідравлічному випробуванні:

G = m_max *g = 12879  9,81 = 0,126 Мн.

Площа опорного кільця :

А = 0,785*(D₂₂ - D₁₂)  = 0,785*(1,2162 - 0,962)  = 0,437 м².

Питоме навантаження опори на фундамент:

σ= G / A = 0,126 / 0,437 = 0,288 МПа < [σ] = 15 МПа - для бетонного фундаменту.

Приймаємо відношення вильоту  лапи до висоти ребра  l / h = 0,5. Тоді

h = l / 0,5 = 0,09 / 0,5 = 0,18 м.

Розрахункова товщина  ребра лапи при  k = 0,6 :

s = 2,24*G /  (k*z*[σ]* l)  = 2,24*0,126 /  (0,6*2*146* 0,09)  = 18*10^-3 м = 18мм.

приймаємо з урахуванням надбавки на корозію товщину ребра s = 20 мм

Ребра приварюються до корпусу  суцільним круговим швом з катетом h_ш = 8 мм Загальна довжина зварного шва :

L_ш = 4*(h + s)  = 4*(0,18 + 0,02)  = 0,8 м.

Міцність зварного шва :

при τ_д = 0,6   φ   [σ] =0,6 *1*146 = 87,6 МПа перевіряємо по умові:

G = 0,114 Мн < 0,7*Lш *hш*τд = 0,7*0,8*0,008*87,6 = 0,392 Мн, т. е. міцність забезпечена.