Определение допускаемого напряжения для выбранного материала

Определим допускаемое напряжения для выбранного материала корпуса по формуле:

[σ]= ή* σ* φ

ή=1(в нашем случае) – поправочный коэффициент, учитывающий взрывоопасность и пожароопасность среды в аппарате.

σ*=139МПа - нормативно допускаемое напряжение (таб. П-3).

φ- коэффициент сварного шва.

Возьмем случай автоматической сварки (сплошной провар) для соединения встык односторонним швом φ=0,8

[σ]=1*139МПа*0,8=111,2МПа

Значение модуля упругости

Е = 2,00 * 10 Па = 2,00*10 МПа - Значение модуля упругости для выбранной стали (таб.П-4)

Коэффициент линейного расширения стали

α * 10 1/град=17,0* 10 1/град - Коэффициент линейного расширения для выбранной стали при заданной температуре (таб. П-5).

Расчетная часть

Расчет основных размеров аппарата

Рис 1.

H_апп – высота аппарата.

H_общ – высота всего аппарата вместе с мотор-редуктором.

Н_кр –Высота крышки.

Н_руб – высота ркбашки.

h_отб – высота отбортоки

Н_эл.д. – высота эллиптического днища.

Н_ст+м.р. – высота мотор-редуктора со стойкой.

L – длина вала.

l – высота между подшипниками.

4.1.1 Определение высоты цилиндрической части аппарата

Н_цил =

где

- объем цилиндрической части аппарата.

H_цил – высота цилиндрической части аппарата.

D_а – диаметр аппарата.

- номинальный объем аппарата.

- объем эллиптического днища.

- объем эллиптической крышки.

производим выборку для высоты цилиндрической части:

4.1.2 Определение истинного объема аппарата

4.1.3 Определение размеров рубашки

А) Определим диаметр рубашки

при 1000мм≤ ≤2000мм

-диаметр рубашки.

Б)Определим высоту рубашки

4.1.4 Определение высоты крышки и днища

Расчет толщин аппарата

4.2.1 Расчетное давление

А) Расчетное внутреннее давление

- расчетное внутреннее давление

- рабочее избыточное давление

1.4МПа

Б)Давление для расчета на прочность стенок рубашки

- рабочее давление теплоносителя(задано)

0.7МПа

В) Расчетное наружное давление

для элементов корпуса, находящегося под рубашкой

- остаточное давление в корпусе аппарата

Г)Пробное давление для аппарата

(08Х18H10T)=146МПа -нормативно допускаемое напряжение при t=20˚(таб. П-3).

- (08Х18H10T)=139МПа - нормативно допускаемое напряжение при t=100˚(таб. П-3).

1.84МПа

Д)Пробное давление для рубашки

(08Х18H10T)=146МПа -нормативно допускаемое напряжение при t=20˚(таб. П-3).

- (08Х18H10T)=139МПа - нормативно допускаемое напряжение при t=100˚(таб. П-3).

1МПа

4.2.2 Расчетная температура

- расчетная температура стенок корпуса аппарата

- температура перемешиваемой среды(задано)

4.2.3 Расчет толщины стенок эллиптического днища аппарата

Расчет толщины стенки эллиптического днища проводится при воздействии внутреннего и внешнего давлений, а окончательно ее толщина принимается максимальной из вычисленных значений

А) При воздействии внутреннего давления

- толщина стенки эллиптического днища

- в вершине стандартного эллиптического днища.

- допускаемое напряжения для выбранного материала c учетом коэффициета сварного шва.

-прибавка на округление до стандартной толщины листа.

Б) При воздействии внешнего давления

=0.9 –для предварительных расчетов

=2.4 – требуемый запас устойчивости

По результатам расчета толщину стенки днища принимают равной

4.2.4 Расчет толщины стенок эллиптической крышки аппарата

Расчет толщины стенки эллиптической крышки производим по следующей формуле

-толщина стенки эллиптической крышки

4.2.5 Расчет толщины стенок цилиндрических обечаек

Расчет цилиндрических обечаек производится при воздействии внутреннего и внешнего давлений, а толщина стенки принимает максимальное из вычисленных значений.

А) При воздействии внутреннего давления

-толщина стенки цилиндрической обечайки.

-прибавка на округление до стандартной толщины листа.

- допускаемое напряжения для выбранного материала c учетом коэффициета сварного шва.

Б) При воздействии внешнего давления

Где - определяется по номограмме Рис 3.3

=2.4 – требуемый запас устойчивости

Где - расчетная длина цилиндрической обечайки. Она определяется следующим образом

=1250мм высота цилиндрической части аппарата

=25мм- высота отбортовки (таб. П-6)

=95мм – высота фланца (таб. П-8)(фланец привариваемый встык таб.3.2)

Определяем определяется по номограмме Рис 3.3

По результатам расчета толщину стенки цилиндрической обечайки принимают равной

4.2.6 Расчет толщины стенок рубашки аппарата

Толщины стенок рубашки определяются при воздействии внутреннего давления в рубашке и внешнего давления сжатия

Для рубашки:

Расчет ведется по аналогичным формулам, что и для корпуса аппарата

А) Расчет цилиндрической части рубашки:

=1100мм – диаметр рубашки.

Где - определяется по номограмме

- определяется по номограмме Рис 3.3

Б) Расчет эллиптической части рубашки

4.2.7 Определение допускаемых давлений в рубашке и корпусе аппарата

А) Допускаемое давление в корпусе

Допускаемое давление в корпусе аппарата определяется на основе условий прочности оболочки, днища и крышки аппарата.

- допускаемое внутреннее давление для эллиптической крышки

- допускаемое внутреннее давление для цилиндрической обечайки

- допускаемое внутреннее давление для днища.

-Для крышки

-Для цилиндрической обечайки

-Для эллиптического днища

Допускаемое давление в корпусе аппарата

Б) Допускаемое давление в рубашке

Допускаемое давление в рубашке определяется на основе условия прочности и жесткости стенок корпуса аппарата и на основе условия прочности стенок рубашки.

-Допускаемое внешнее давление для цилиндрической обечайки корпуса

- допускаемое внешнее давление из условия прочности цилиндрической обечайки корпуса.

- допускаемое внешнее давление по условию устойчивости цилиндрической обечайки корпуса.

-Допускаемое внешнее давление для днища аппарата.

-допускаемое внешнее давление из условия прочности эллиптического днища.

-допускаемое внешнее давление по условию устойчивости эллиптического днища.

- определяется по монограмме 3.4

-Допускаемое внутреннее давление из условия прочности цилиндрической обечайки рубашки.

-Допускаемое внутреннее давление из условия прочности эллиптическое днища рубашки.

Для обеспечения прочности аппарата при гидравлических испытаниях необходимо выполнения условий:

1.84МПа условие прочности не выполняется

1МПа условие прочности не выполняется

В нашем случае условие прочности не выполняется и для стенок аппарата, и для стенок рубашки.

Увеличим толщину стенок элементов корпуса аппарата(крышки, днища, цилиндрической части) на 2мм.

(после выборки),

а толщину стенок рубашки также на 2мм

(после выборки)

Тогда повторно произведя расчеты допускаемых давлений для корпуса аппарата и рубашки получаем:

Условие прочности выполняется

Для корпуса аппарата

, Т.к. к крышке приварены стойка и привод.

Для рубашки

Подбор фланца аппарата

Фланцевое соединение состоит из двух симметрично расположенных фланцев с уплотнительными поверхностями, прокладки и крепежных элементов(болтов, шпилек, гаек, шайб).

Выбираем фланец приварной встык(фланец с шейкой)(Таб3.2).

Уплотнение типа выступ-впадина при 0.6МПа≤Pa≤1.6МПа

Поскольку фланцевые соединения стандартизированы, их расчет на прочность сводится к расчету болтов(шпилек).

4.3.1 Расчетная сила осевого сжатия фланцев

- реакция прокладки,

- средний диаметр прокладки,

- эффективная ширина прокладки( )

- коэффициент, зависящий от материала прокладки.

Прокладку возьмем плоскую неметаллическую (фторопласт-4):

(таб.3.4)

-толщина прокладки (таб.3.4)

т.к. =15мм≤0.015м

m=2.75 – коэффициент, зависящий от материала прокладки (таб. 3.3)

4.3.2 Равнодействующая внутреннего давления Qд

4.3.3 Усилие, возникающее от разности температур фланца и болта в период эксплуатации, Qt

=0.14 – коэффициент, определяемый по диаграмме (Рис. 3.6).

n=44 – число болтов (Болты М20 – примечание к таб. П-9)

-площадь поперечного сечения болта(шпильки) по внутреннему диаметру резьбы.

=20мм

(подбор материала)

4.3.4 Расчетное осевое усилие для болтов

-усилие, действующее на болты при предварительном сжатии прокладки

=10МПа – удельная нагрузка на прокладку (таб. 3.3)

-усилие затяжки болтов при монтаже

- отношение допускаемых напряжений для материалов болтов.

-коэффициент жесткости фланцевого соединения.

- предельное усилие в болтовом соединении в процессе эксплуатации

4.3.5 Проверка на прочность болтов по условию

=139МПа-допускаемое напряжение для материала болтов.

условие прочности выполняется.

4.3.6 Проверка прокладки на прочность

- расчетное давление на прокладку при монтаже

=40МПа – допускаемое давление(удельная нагрузка) для прокладки (таб. 3.3)

условие прочности выполняется.