Расчет цилиндрической части оболочки котла на устойчивость

Потеря устойчивости цилиндрической оболочки котла может произойти результате вакуума внутри котла, возникающего при нижнем сливе жидкости или при быстром охлаждении паров жидкости после пропарки цистерн при закрытых крышках горловин люков и одновременно неисправном предохранительно-впускном клапане. Расчет сводится к определению величины коэффициента запаса устойчивости оболочки n. Допускаемая величина [n] ≥ 1,05.

Коэффициент запаса устойчивости оболочки котла определяется из соотношения

, (2.42)

где критическое давление;

расчетная величина внешнего давления (при вакууме) для оболочки котла, МПа.

Критическое давление, т.е. давление, при котором может произойти потеря устойчивости оболочки котла, определяется по формуле

, (2.43)

где модуль упругости материала оболочки котла, МПа – для углеродистой и низколегированной стали, МПа – для нержавеющей стали, МПа – для алюминиевого сплава;

длина цилиндрической оболочки, для котлов, подкрепленных круговыми шпангоутами – наибольшее расстояние между соседними шпангоутами;

наименьшая толщина цилиндрической оболочки;

коэффициент, определяемый по выражению

, (2.44)

где отношение ширины броневого листа к длине внутренней окружности поперечного сечения оболочки;

отношение наименьшей толщины цилиндрической оболочки котла к толщине броневого листа.

Для котлов, подкрепленных круговыми шпангоутами, дополнительно должно выполняться условие

, (2.45)

где J_ш – момент инерции сечения шпангоута с присоединенной частью оболочки, равной ширине шпангоута;

L_ш – половина суммы длины двух отсеков – слева и справа от шпангоута;

R_ш – радиус окружности, на которой лежит центр тяжести совокупных поперечных сечений шпангоутов.

Для цилиндрической оболочки котла безрамной конструкции цистерны производится проверка устойчивости от действия продольных сжимающих сил

, (2.46)

где σ_кр – критическое напряжение для цилиндрической оболочки, не подкрепленной продольными элементами жесткости. Если σ_кр > σ_т, то принимается σ_кр = σ_т;

– наибольшее расчетное осевое (экваториальное) напряжение сжатия в оболочке по I-му режиму.

Для совместных действий продольных сил и внешнего давления проверка устойчивости выполняется по формуле

. (2.47)