Расчет рубашки от действия осевой силы и давления по ГОСТ 25867–83

Коэффициент осевого усилия:

=31 / 36

= 0,8611111

Допускаемое избыточное давление в рубашке при сопряжении с помощью конуса:

=1,5 / (36 * (2 – 1,62))1/2

= 0,4055536

Расчетный коэффициент прочности сварного шва (соединение при помощи конуса):

= 1

Расчетный коэффициент прочности сварного шва (для конусов типа а, б):

при

= 1

Коэффициент радиуса конической отбортовки:

Коэффициент длины сопряжения:

для

= 0,4055536 * 21/2 + 0.45 * 0

= 0,5735393

Коэффициент отношения прочности корпуса сосуда и рубашки:

= 1.25 * 250,9091 * (2 – 1,62) * (31 * (2 – 1,62))1/2 / (250,9091 * (2 – 1,62) * (36 * (2 – 1,62))) ** [(1 – 0,4049 * 31 / (2 * 250,9091 * (2 – 1,62)))1/2 + (1 – (0,4049 – 0,4) * 31 / (2 * 250,9091 * (2 – 1,62)) )1/2]

= 2,280614

Если в сосуде вакуум, то в формулу подставляют р = 0.

Коэффициент прочности:

для	=0,5735393 + min{1; 2,280614}	= 1,573539
	= cos(45) / 0,4055536 * ( (1 + 1) / (4 * cos(45)) + 0,5735393 * 1,573539)	= 2,806422
	=0.60 * (1 + 0.83 * 0 + 0.37 * 02)1/2	= 0,6
для	=1 + (0,6 / 0,4055536)2	= 3,1888

Коэффициент прочности:

	=0.71 + 0.52 * 0 + 0,4055536 * 3,1888	= 2,003229
	= 2,003229 * (1 + 1)1/2	= 2,832994

Коэффициент прочности:

=1 + (12 * 03 * (0.2 / 0,4055536)4) / (12 * 0,4055536 + 02 * max{0; (0.5 / 0,4055536)3 – 1})

= 1

Коэффициент прочности:

=max{1; min{1; 0.8 + 6.0 / (100 * 0,4055536)} + 0 / 2 * min{ 1; (4/3) / (1 + 0,4055536 * ( 1 + 5.5 * 0,4055536)) } }

= 1

Относительная эффективная несущая длина конуса:

	=min{0,4055536 / sin(45); ((1 + 1) / (4 * cos(45)))1/2}	= 0,5735393
	= 2,280614 * 1 + ((1 + 1) / (4 * 0,5735393 * cos(45)) + 0,5735393)	= 4,087036

Коэффициент сопряжения при помощи конуса

=2 *((2 – 1,62) / 36)1/2 * min{2,806422; 2,832994; 4,087036}

= 0,5766649

Допускаемое избыточное давление в рубашке при сопряжении с помощью конуса:

=2 * 250,9091 * (2 – 1,62) * 1 / ( 36 + (2 – 1,62)) * 0,5766649 / 0,8611111

= 3,510198 МПа

Осевое усилие в рубашке F при отсутствии опор вертикального аппарата равно нулю.

=|0,4 / 3,510198 + 4 * 0 / (3,141593 * 3,510198 * 362 * 0,8611111)|

= 0,1139537

Несущая способность от совместного действия осевого усилия и избыточного давления в рубашке определяется по формуле:

0,1139537 £ 1.0. Условие прочности выполнено

Расчетная толщина стенки конуса:

=0,4 * 36 / (2 * 250,9091 * 1 * 0,5766649 / 0,8611111 – 0,4)

= 0,04290116 мм

Условие выполнения прочности стенки конуса:

2 мм ³ 1,662901 мм. Условие прочности выполнено

 

 

Штуцер №1

Расчёт прочности узла врезки штуцера

 

Исходные данные

Элемент:	Штуцер №1
Условное обозначение (метка)	Штуцер №1
Элемент, несущий штуцер:	Рубашка цилиндрическая №1
Тип элемента, несущего штуцер:	Обечайка цилиндрическая
Тип штуцера:	Непроходящий без укрепления

 

Материал несущего элемента:	12Х18Н10Т
Толщина стенки несущего элемента, s:	2 мм
Сумма прибавок к стенке несущего элемента, c:	1,62 мм
Материал штуцера:	12Х18Н10Т
Внутренний диаметр штуцера, d:	10 мм
Толщина стенки штуцера, s1:	2 мм
Сумма прибавок к толщине стенки штуцера (включая коррозию), cs:	1 мм
Длина штуцера, l1:	47 мм

 

Смещение штуцера, Lш:	14 мм
Угол поворота штуцера, J:	0 градус
Минимальный размер сварного шва, D:	2 мм

Коэффициенты прочности сварных швов:

Продольный шов штуцера:

jl

= 1

 

Шов обечайки в зоне врезки штуцера:

j

= 1

Расчётный диаметр цилиндрической обечайки:

= 36 мм

Расчёт в рабочих условиях

6.2.1. Условия нагружения:

Расчётная температура, T:	60	oC
Расчётное внутреннее избыточное давление, p:	0,1	МПа

Свойства материала элемента, несущего штуцер

Допускаемые напряжения для материала 12Х18Н10Т при температуре t = 60 ^oC (рабочие условия):

[s]=

179 МПа

Модуль продольной упругости при температуре 60 ^oC:

E =

2∙105 МПа

Свойства материала штуцера

Допускаемые напряжения для материала 12Х18Н10Т при температуре t = 60 ^oC (рабочие условия):

[s]1=

179 МПа

Модуль продольной упругости при температуре 60 ^oC:

E1 =

2∙105 МПа

 

Расчётная толщина стенки штуцера:
			=0,1 * (10 + 2 * 1) / (2 * 179 * 1 – 0,1)	= 0,003352892 мм

Допускаемое давление:

=

2 * 179 * 1 * (2 - 1) / (10 + 2 + 1)

=27,53846 МПа

27,53846 МПа ³ 0,1 МПа

Заключение: Условие прочности и устойчивости выполнено

Расчёт укрепления отверстия по ГОСТ 24755–89

Расчётная толщина стенки несущего элемента:

s_p = 0,01005868 мм

Условный расчётный диаметр отверстия:

=10

= 10 мм

Расчётный диаметр отверстия (ось штуцера совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия):

=10 + 2 * 1

= 12 мм

 

Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления:
			= 2 * ((2 – 1,62) / 0,01005868 – 0.8) * (36 * (2 – 1,62))1/2	= 273,5397 мм

d_p < d₀: Условие прочности выполнено

 

Расчетная длина внешней части штуцера:
			= min{ 47; 1.25 * ((10 + 2 * 1) * (2 – 1))1/2}	= 4,330127 мм

Отношения допускаемых напряжений (п. 2.6)

Для внешней части штуцера:

=min{1.0, 179 / 179}

= 1

 

Ширина зоны укрепления:
			= (36 * (2 – 1,62))1/2	= 3,698648 мм

 

Расчетная ширина зоны укрепления:
				= 3,698648 мм

 

Расчетный диаметр:
			= 0.4 * (36 * (2 – 1,62))1/2	= 1,479459 мм
= min{1; [1 + (4,330127 * (2 – 1) * 1 + 0 * 0 * 0 + 0 * (0 – 1 – 0) * 1) / (3,698648 * (2 – 1,62))] / [1 + 0.5 * (12 – 1,479459) / 3,698648 + 1 * (10 + 2*1) / 36 * 1 / 1 * 4,330127 / 3,698648] = 1,450999}
= 1

 

=2 * 1 * (2 – 1,62) * 1 * 179 * 1 / [36 + (2 – 1,62) * 1]

= 3,739417 МПа

Допускаемое давление [p] = 3,739417 МПа ³ 0,1 МПа

Заключение: Условие прочности и устойчивости выполнено

Площадь, необходимая для укрепления отверстия:

=0.5 * (12 – 1,479459) * 0,01005868

= 0,5291135∙10-7 кв. м

Располагаемая площадь укрепления отверстия:

=4,330127 * (2 - 0,003352892 - 1) * 1 + 0 * 0 * 0 + 0 * (0 - 1 - 0) * 1 + 3,698648 * (2 –0,01005868 - 1,62)

= 0,5683891∙10-5 кв. м

A_r = 0,5291135∙10^-7 кв. м £ 0,5683891∙10^-5 кв. м

Заключение: Условие прочности выполнено

Минимальные размеры сварных швов

Минимальные размеры сварных швов должны удовлетворять условию:

 

= 2.1 * (4,330127 * 0,003352892) / (10 + 2 * 0,003352892)

=0,003046831 мм £ 2 мм

Заключение: Условие прочности выполнено

Расчёт в условиях испытаний (Гидроиспытания)

Условия нагружения при испытаниях:

Расчётная температура, T:	20	oC
Расчётное внутреннее избыточное давление, p:	0,4	МПа

Свойства материала элемента, несущего штуцер

Допускаемые напряжения для материала 12Х18Н10Т при температуре t = 20 ^oC (условия гидроиспытаний):

[s]20=

h* Re/20 / nT =

1 * 276 / 1,1 =

250,9091 МПа

Модуль продольной упругости при температуре 20 ^oC:

E =

2∙105 МПа

Свойства материала штуцера

Допускаемые напряжения для материала 12Х18Н10Т при температуре t = 20 ^oC (условия гидроиспытаний):

[s]201=

h* Re/20 / nT =

1 * 276 / 1,1 =

250,9091 МПа

Модуль продольной упругости при температуре 20 ^oC:

E1 =

2∙105 МПа

 

Расчётная толщина стенки штуцера:
			=0,4 * (10 + 2 * 1) / (2 * 250,9091 * 1 – 0,4)	= 0,009572848 мм

Допускаемое давление:

=

2 * 250,9091 * 1 * (2 - 1) / (10 + 2 + 1)

=38,6014 МПа

38,6014 МПа ³ 0,4 МПа

Заключение: Условие прочности и устойчивости выполнено