Расчет гладких цилиндрических обечаек, нагруженных наружным давлением

 

Наружное давление более опасное, чем внутреннее. Под действием наружного давления корпус аппарата может потерять прочность и устойчивость.

Потеря прочности происходит в случае если напряжение достигает предела текучести

Устойчивость корпуса – это сохранение геометрической формы

Виды нагрузок:

Р – наружное давление

F – сжимающая сила

М – изгибающий момент

Q – поперечная сила

Наружное давление может быть представлено в виде:

а) разряжение

б) в виде остаточного давления

Рнар = Ратм – Рост= 0,1 – Pост

в) в виде вакуумного давления

Рнар = Рвак

1. Расчетная схема

 

2. Исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки:

Значение коэффициента К₂ определяется по графику (номограмме)

ГОСТ 14249-89 (с.8)

При этом коэффициент К₂= f(К₁, К₃)

n_у – коэффициент запаса устойчивости

n_у = 2,4 – для рабочих условий

n_у = 1,8 – для условий испытаний

Е – модуль продольной упругости

l – расчетная длина цилиндрической обечайки

l = L + 3l₃

l₃ = H/3 – для выпуклого днища

l₃ = D/6tga - для конуса без отбортовки (a- половина центрального угла конуса)

l₃ = max {rsina; D/6tga} – для конуса с отбортовкой

3. Полученное значение толщины стенки должно быть проверено по допускаемому наружному давлению, которое определяется по формулам:

Где

4. Условие прочности и устойчивости

Р £ [P]

 

6. Расчет гладких цилиндрических обечаек, нагруженных осевой растягивающей силой

1. Расчетная схема

2. Расчетная растягивающая сила F_р = F_ж + F_G

F_ж, F_G – растягивающая сила от жидкости и веса аппарата

3. Приближенная исполнительная величина стенки

D– внутренний диаметр цилиндрической обечайки

j_T– коэффициент прочности поперечного сварного шва

4. Допускаемая растягивающая сила

[F] = p (D+s-c) (s-c) [s] j_т

5. Проверка условия прочности

F £ [F]

Если условие прочности выполняется, то толщина стенки является окончательной

 

Расчет гладких цилиндрических обечаек, нагруженных осевой сжимающей силой

1. Расчетная схема

2. Формулы применимы при условии, если

 

 

3. Допускаемая сжимающая сила F определяется по формуле

где [F]_п – допускаемая сжимающая сила из условия прочности

[F]_п = p (D+s-c) (s-c) [s]

где [F]_E – допускаемая сжимающая сила из условия устойчивости

[F]_E = min {[F]_E1, [F]_E2 }

 

Где

Приведенную длину l _пр принимают по чертежу 7, ГОСТ 14249-89

Примечание: в случае, если l /D<10, то [F]_E =[F]_E1

4. Проверка условия прочности

F £ [F]

Если условие прочности выполняется, то толщина стенки является окончательной

 

Расчет гладких цилиндрических обечаек, нагруженных изгибающим моментом

1. Расчетная схема

2. Допускаемый изгибающий момент определяется по формуле

где [M]_E – допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости

[M]_п – допускаемый изгибающий момент из условия прочности

Для рабочих условий (ny=2.4) допускаемый изгибающий момент можно определить по формуле: