WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 |

Высота жидкости в горизонтальном цилиндрическом аппарате рассчитывается по формуле D H0 = ± cos, м, (12.2) 2 где - центральный угол (см.рис 7.2).

В уравнении (12.2) при H0>R берется знак «плюс», иначе – «минус».

Объем жидкости в вертикальном цилиндрическом аппарате DV0 = H0 + K2D3, м3.

Рис. 12.2. К расчету высоты и объема жидкости в горизонтальном цилиндрическом аппарате:

а – при H0>R; б – при H0

где = arccos D L – длина горизонтальной емкости.

Расчет на прочность емкостной аппаратуры рассмотрен далее при расчете опор вертикальных и горизонтальных аппаратов.

13. ОПОРЫ АППАРАТОВ Установка аппаратов на фундаменты или специальные несущие конструкции осуществляется большей частью с помощью опор. Непосредственно на фундамент устанавливают лишь аппараты с плоским днищем, которые предназначены для работы под наливом.

Различают опоры:

- для вертикальных аппаратов;

- для горизонтальных аппаратов.

Вертикальные аппараты могут подвешиваться на межэтажные перекрытия или специальные конструкции на лапах (рис. 13.1а и 13.1б), а также на опорах (рис. 13.2).

Рис. 13.1. Стандартные конструкции лап:

а – тип I; б – тип II Вертикальные аппараты с соотношением высоты к диаметру H/D>5, размещенные на открытой площадке, устанавливаются на так называемых юбочных опорах (цилиндрических или конических см. рис. 13.3а и 13.3б).

Горизонтальные аппараты устанавливаются на так нназываемых седловых опорах (см. рис. 13.4).

13.1. Расчет вертикальных аппаратов Расчет производится по РТМ 26-319-79. Собственно опоры расчетом не проверяются, а выбираются по стандарту на требуемую нагрузку. Расчету подлежит обечайка цилиндрического аппарата, на которую действуют местные нагрузки, вызванные опорными лапами.

Рис. 13.2. Стандартная конструкция опор Рис. 13.3. Юбочные опоры:

а – цилиндрическая; б – коническая;

Расчетные нагрузки. Нагрузки приводятся к осевой силе Р и моменту М относительно опорной поверхности лапы (см. рис. 13.5).

Рис. 13.4. Одна из конструкций седловых опор Нагрузка на одну опору определяется по формуле 1P 2M Q = +, (13.1) z D + 2l где l = 0,5(b + fmax + s0 + sн ;

b и fmax – определяются из таблицы в стандарте;

s0=s-c1;

1 и 2 - коэффициенты, зависящие от числа опор z (табл. 13.1).

Таблица 13.Определение 1 и Число опор z 2 3 1 1 1 1,3 Проверка прочности стенки вертикального цилиндрического аппарата под опорой-лапой без накладного листа.

Осевое (меридиональное) напряжение от внутреннего давления р и изгибающего момента М pD 4M m0x = +. (13.2) 4s0 D2sОкружное (тангенциальное) напряжение от Рис. 13.5. К расчету внутреннего давления р лап pD m0 y =.

2s Максимальное напряжение от основных нагрузок m0 = max{m0x; m0 y}.

Максимальные мембранные напряжения от основных нагрузок и от реакции опор k1Ql m = m0 ±, D sгде k1 – коэффициент, зависящий от =D/(2s0) и от h/D (определяется по рис. 13.6).

Максимальные напряжения изгиба от реакции опоры k2Ql u =.

h sКоэффициент k2 определяется по рис. 13.7.

Рис. 13.6. Определение коэффициента k1:

а – опоры – тип I; б – опоры – тип II Условие прочности имеет вид u m 0, 1, (13.3) u A T где А=1 для условий эксплуатации;

А=1,2 для условий монтажа и гидравлических испытаний.

Если условие (13.3) не выполняется, то следует применить накладной лист.

Рис. 13.7. Определение коэффициента k2:

а – опоры – тип I; б – опоры – тип II Расчет на прочность при использовании накладного листа. Максимальные мембранные напряжения от основных нагрузок и от реакции опор k3Ql m = m0 ±, D sгде k3 – коэффициент, зависящий от =D/(2s0) и от H/D (Н – высота накладного листа), определяется по рис. 13.8.

Максимальные напряжения изгиба от реакции опоры k4Ql u =.

H sКоэффициент k4 определяется по рис. 13.9.

Толщина накладного листа k5Q sн =.

AT 13.2. Расчет горизонтальных аппаратов Расчет горизонтальных аппаратов, установленных на седловых опорах производится по РТМ 26-110-77.

Расчетные нагрузки. Реакция опоры при двух опорах (см. рис. 13.11) Q = 0,5G, где G – сила тяжести аппарата в рабочем состоянии.

Рис. 13.8. Определение коэффициента k3:

а – опоры – тип I; б – опоры – тип II Рис. 13.9. Определение коэффициента k4:

а – опоры – тип I; б – опоры – тип II При нескольких опорах (см. рис. 13.12) G Qi = i, z где z – число опор;

i – коэффициент, определяемый по графику на рис. 13.13.

Рис. 13.10. Определение коэффициента k5:

а – опоры – тип I; б – опоры – тип II Рис. 13.11. К расчету горизонтальных аппаратов:

а – схема действующих сил; б – эпюра перерезывающих сил;

в – эпюра изгибающих моментов Рис. 13.12. Схема распределения нагрузок (i – порядковый номер опоры) Рис. 13.13. Графики для определения коэффициента i Изгибающий момент в середине аппарата M1 = Q(L f1 - a).

Изгибающий момент в сечении под опорой:

- для двух опор Q a a D 1- + 0,5 - ;

M = f3 f f2 L a - для нескольких опор (больше двух) G lM = 0,125, L + 4 / 3H где f1, f2, f3 – коэффициенты, определяемые по рис. 13.14; 13.15; 13.16 в зависимости от параметров L/D и H/D; a0,2D для аппаратов без колец жесткости и a0,2L для аппаратов, подкрепленных кольцами жесткости;

l1 – расстояние между опорами.

Рис. 13.14. Значения Рис. 13.15. Значения коэффициента f1 коэффициента fПеререзывающая сила для аппарата с z=Qп = f4 Q, где f4 – коэффициент, определяемый по рис. 13.17.



Расчет корпуса на прочность. Толщина стенки аппарата определяется по ГОСТ 14249-81. Полученная толщина обечайки проверяется на прочность от действия внутреннего давления, изгиба от реакции опор и от кольцевых напряжений в опорном сечении корпуса.

Прочность стенки от совместного действия давления и изгиба проверяется в двух сечениях посредине пролета (1) и над опорой (2) M pD 1 = + 1,275 [];

4(s - c) D2(s - c) M pD 2 = + 1,275 [], 4(s - c) k6 D2(s - c) где k6 – коэффициент для обечаек, не укрепленных кольцами жесткости (при наличии колец жесткости k6=1). Определяется по рис.13.18.

Рис. 13.16. Значения Рис. 13.17. Значения коэффициента f3 коэффициента fРис. 13.18. Коэффициенты Рис. 13.19. Коэффициенты k6, k12-k15 и k18 k7-kДля аппаратов, работающих под наружным давлением, корпус проверяется на устойчивость от совместного действия наружного давления и изгиба. При этом рассматривается два случая: М=М1 – в сечении посредине аппаМ рата и М = - в сечении под опорой.

kНапряжения среза в опорном сечении обечайки при z=2. Для аппаратов с кольцами жесткости в местах расположения опор при условии a Qп > 0,25 = 0,64 0,8[].

D D(s - c) Для аппаратов, не имеющих колец жесткости в местах расположения опор:

a Qп - при > 0,25 = 0,64k7 0,8[];

D D(s - c) a Qп - при 0,25 = 0,64k8 0,8[].

D D(s - c) Напряжение растяжения в выпуклом днище Q 3 = 2k9 + 4 1,25[], D(s - c) где 4 – напряжение в днище от внутреннего давления.

k7 – k10 – коэффициенты, определяемые по рис. 13.19.

Кольцевые напряжения в опорном сечении обечайки. Эпюры изгибающих моментов для обечайки, укрепленной кольцами жесткости и не укрепленной ими, см. на рис. 13.20.

Рис. 13.20. Эпюра кольцевых изгибающих моментов:

а – обечайка не укреплена кольцами жесткости;

б – обечайка укреплена кольцами жесткости Обечайка, не укрепленная кольцами жесткости. Напряжения в точке 1 (=) Q 5(1) = k10 [].

(s - c)le L Напряжения в точке 2 ( = - / 2) при < 4 для двух- и многоопорD ных аппаратов Q s - c 5(2) = +1,5k11 [].

(s - s)2 4le Коэффициент k11 определяется по графикам на рис. 13.L Напряжения в точке 2 при > 4 для двухопорных аппаратов D Q s - c D 5(2) = + 6k11 [], L (s - s)2 4le где le – эффективная длина обечайки в сечении под опорой;

le = B + 1,1 D(s - c) ;

le B + 30(s - c), В – ширина седловой опоры.

При установке опорного листа проверяется прочность обечайки за пределами опорного листа. При этом величина В – ширина опорного листа, а коэффициенты k10 и k11 определяются по углу охвата обечайки опорным листом.

Расчет седловой опоры (см.

рис. 13.22). На опору действуют вертикальная сила Q (реакция опоры), горизонтальная сила Р1, перпендикулярная оси аппарата, и горизонтальная сила Р2 (сила трения), параллельная оси аппарата.

Максимальное значение реакции опоры определяется при условии:

- для двухопорного аппарата Qmax = 0,5Gmax ;

Рис. 13.21. Определение - для многоопорного аппарата коэффициента k11:

Gmax Qmax = i ;

1 - =90°; 2 - =120°; 3 - =140°;

z 4 - =150°; 5 - =180° - в любом случае P1 = k18 Qmax ;

P2 = 0,15Qmax ;

(0,15 – коэффициент трения стали по стали).

Рис. 13.22. К расчету седловой опоры Площадь опорной плиты принимается конструктивно, но она должна удовлетворять условию Qmax FnR =, [Б ] где [Б] – допускаемое напряжение сжатия бетона (см. табл. 13.2).

Таблица 13.Допускаемые напряжения сжатия бетона Марка бетона 200 300 6 8 *[Б], МПа Если принятая площадь плиты Fn > FnR, то действующие напряжения сжатия бетона будут равны [Б ] FnR Б =.

Fn Расчетная толщина опорной плиты k19 Б snR = 2,45B, 1,1[n ] где [п] – допускаемое напряжение материала опорной плиты.

Исполнительная толщина плиты sn = snR + c. Однако, во всех случаях sn 10 мм.

Расчетная толщина ребра 1 из условия прочности на изгиб и растяжение PspR 42. (13.4) 1,1D[] Толщины ребер 1 и 2 проверяются на устойчивость от действия сжимающей нагрузки q. Нагрузка на единицу длины ребра Qmax q = 1,2, lобщ где lобщ – общая длина всех ребер на опоре.

В соответствии с рис. 13.22:

- для схемы I lобщ = a(m -1) + mb ;

- для схемы II lобщ = a(m -1) + 2mb, где m – число ребер на опоре.

Расчетная толщина ребра из условия устойчивости q spR, (13.5) [кр ] где [кр] – допускаемое напряжение на устойчивость, принимаемое из условия T кр [кр ] = min ; ;

3 кр – критическое напряжение;

sp кр = 3,6E ;

h sp – большее из значений, найденных по формулам (13.4) и (13.5).

Условие прочности при действии изгибающих сил РP2h = [].

W В случае приварной опоры h1 + h = 0,5P2 [], W где W – момент сопротивления горизонтального сечения по ребрам у основания опоры.

Расчет цилиндрических и конических опорных обечаек для колонных аппаратов, как и самих колонных аппаратов, производится по стандарту (ГОСТ 24757-81).

ПРИМЕР 13.1. Рассчитать вертикальный цилиндрический аппарат с внутренним диаметром 600 мм, работающий под избыточным внутренним давлением 0,3 МПа. Масса аппарата в рабочем состоянии 1200 кг. Материал аппарата – сталь 20, допускаемое напряжение – 147 МПа. Принять стандартную лапу типа 2.

Изгибающий момент отсутствует. Предел текучести материала Т=250 МПа.

РЕШЕНИЕ. Общий вес аппарата 120010=12000 Н=12 кН. Примем три опоры-лапы, тогда нагрузка на одну опору будет 12/3=4 кН. Определим толщину стенки аппарата:





pD 0,3 0,s0 = = = 0,0006 м=0,6 мм.

2[] - p 2 147 0,9 - 0,Примем конструктивную прибавку 1,4 мм, тогда толщина стенки будет 2 мм при прибавке на коррозию 0,4 мм.

При нагрузке на одну опору 4 кН основные размеры лапы типа 2 будут (в мм):

a=75; a1=95; a2=60; b=160; b1=70; b2=65; c=20; h=190; h1=10; s1=5; K=15; K1=40;

d=12; dБ=M12; fmax=80.

Максимальное мембранное напряжение будет окружное pD 0,3 0,m0 = = = 56,2 МПа.

2s0 2 (0,002 - 0,0004) Определим значения величин h/D=0,19/0,6=0,32; =D/(2s0)=0,6/0.0032=188.

Значение коэффициента k1=0,25. Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции опоры будет Qe 4 10-3 (0,16 - 0,07) m = m0 + k1 2 = 56,2 + 0,25 = 72,6 МПа.

Ds0 0,6 0,Максимальное напряжение изгиба от реакции опоры при k2=0,Qe 4 10-3 (0,16 - 0,07) u = k2 2 = 0,48 = 139,4 МПа.

Ds0 0,6 0,Условие прочности имеет вид u 72,6 0,8 139,m 0, + 1; + = 0,53 < 1.

T A T 250 1 Условие прочности выполняется.

14. СТРОПОВЫЕ УСТРОЙСТВА АППАРАТОВ Подъем и перемещение аппаратов при монтаже и демонтаже, осуществляемые различными подъемно-транспортными средствами, производится с помощью стропки аппаратов канатами, цепями или траверсами.

Для обеспечения надежности и безопасности стропки вертикальных аппаратов на них предусматриваются специальные строповые устройства, за которые аппарат подвешивается к подъемно-транспортному средству: крюки, цапфы и монтажные штуцера, размещаемые на боковых стенках, а также ушки, размещаемые на крышках аппаратов. Крюки, цапфы и монтажные штуцера устанавливаются по два на вертикальном аппарате, ушек может быть два, три или даже четыре на одном аппарате.

Подъем или перемещение горизонтальных аппаратов осуществляется обычно с помощью стропки их канатами или цепями, непосредственно охватывающими корпус. В отдельных случаях на горизонтальных аппаратах предусматривают два ушка или четыре цапфы.

Строповые устройства стандартизованы, их конструкции приведены на рис. 14.1 и 14.2.

Строповые устройства на вертикальных аппаратах следует размещать как можно выше и обязательно выше их центра тяжести. На горизонтальных аппаратах ушки устанавливаются сверху по краям корпуса, а цапфы - симметрично по две с каждой стороны в диаметральном сечении корпуса.

Строповые устройства расчетом не проверяются, а выбираются стандартные на ближайшую большую грузоподъемность.

При определении силы, действующей на устройство, учитывают одновременное действие следующих нагрузок: составляющей силы тяжести поднимаемого груза; силы тяжести строповых устройств, оттяжек, прикрепленных к грузу или устройству деталей и т.д.; динамического воздействия (вертикального), равного 10 % от силы тяжести поднимаемого груза; усилия в оттяжке, если по условиям выполнения работ оно может иметь место, а также если груз поднимают двумя или более грузоподъемными приспособлениями при неравномерном распределении силы тяжести груза между строповыми устройствами. Нагрузка Q на одно строповое устройство определяется по формуле 13.1.

Прочность стенки цилиндрического аппарата под строповым устройством проверяется следующим образом.

Рис. 14.1. Конструкции стандартных строповых устройств для стальных аппаратов:

а – тип 1 (крюки сварные); б – тип 2 (крюки штампованные); в – тип 3 (ушки); г – тип 4 (цапфы) Рис. 14.2. Конструкции стандартных монтажных штуцеров:

а – нормальные; б – удлиненные Строповые устройства типов 1 и 2. Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции стропового устройства будет e Q B m = m0 -10-4 (A11 + A22 )sin ± N2 (B11 + B22 )cos, L s0 L где m0 – максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок (напряжение, возникающее в корпусе аппарата от основных нагрузок, зависящее от схемы стропки и характера приложения нагрузок;

А1 и А2 – коэффициенты, принимаемые по рис. 14.3;

В1 и В2 – коэффициенты, принимаемые по рис. 14.4;

1 и 2 – коэффициенты, принимаемые по рис. 14.5;

N2 - коэффициент, принимаемый по рис. 14.6;

D = 0,5 ;

s D и s0 – диаметр аппарата и толщина его стенки соответственно;

B и L – ширина и длина стропового устройства (см. рис. 14.1).

Максимальное напряжение изгиба от реакции стропового устройства определяется по формуле e Q B ( u = A31 + A42 )sin ± N2 (B31 + B42 )cos, L s0 L где А3 и А4 – коэффициенты, принимаемые по рис. 14.7;

В3 и В4 – коэффициенты, принимаемые по рис. 14.8.

Условие прочности определяется уравнением 13.3. При невыполнении этого условия следует выбрать стропы на большую грузоподъемность.

Строповое устройство типа 3, исполнение 1. Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции стропового устройства будет e Q B m = m0 -10-4 (C11 + C22 )sin ± N1 (D11 + D22 ) cos, L s0 L где С1 и С2 – коэффициенты, принимаемые по рис. 14.9;

D1 и D2 – коэффициенты, принимаемые по рис. 14.10;

N1 - коэффициент, принимаемый по рис. 14.6.

Максимальное напряжение изгиба от реакции стропового устройства определяется по формуле e Q B ( u = C31 + C42)sin ± N1 (D31 + D42) cos, L s0 L где С3 и С4 – коэффициенты, принимаемые по рис. 14.11;

D3 и D4 – коэффициенты, принимаемые по рис. 14.12.

Условие прочности определяется уравнением 13.3.

Строповое устройство типа 3, исполнение 2. Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции стропового устройства будет e Q B m = m0 -10-4 (A11 + A22)sin ± N1 (B11 + B22) cos.

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.