Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Расчет опор аппаратов




 

Цель работы: ознакомиться с конструкциями основных видов опор и методикой расчета опор на прочность.

 

10.1 Основные сведения

 

Установка химических аппаратов на фундаменты или на специальные несущие конструкции осуществляется большей частью с помощью опор.

Конструкции опор можно разбить на два основных вида: поры для вертикальных аппаратов и опоры для горизонтальных аппаратов.

 

10.2 Конструкции опор

 

На рисунке 10.2.1 показаны основные типовые конструкции сварных стальных опор для установки вертикальных аппаратов.

Опоры типов I-III, VI и VII представляют собой цельные опорные конструкции, а типов IV, V, VIII и IX – отдельные опорные устройства (лапы, стойки), количество которых на аппарате должно быть не менее трех. В отдельных случаях небольшие аппараты можно устанавливать на двух лапах типов VIII и IX. В литых аппаратах опоры большей частью выполняются за одно целое с корпусом и днищем. Конструкция опор в этом случае может быть аналогичной опорам типов IV и IX.

Выбор типа опоры зависит от ряда условий:

· места установки аппарата (в помещении или на открытой площадке)

· соотношение высоты к диаметру аппарата

· его массы и т.д.

В таблице 10.2.1 приведены основные данные о нормализованных опорах для вертикальных аппаратов, которые и следует применять при конструировании на требуемую нагрузку, а на рисунке 10.2.2 представлена конструкция опор вертикальных цилиндрических аппаратов типа I и II.

Рисунок 10.2.1 – Основные типовые конструкции опор для вертикальных аппаратов

 

Рисунок 10.2.2 – Конструкции опор вертикальных цилиндрических аппаратов типа I и I


Таблица 10.2.1 - Основные данные о нормализованных опорах для вертикальных аппаратов

МН Тип опор L L1 L2 B B1 B2 b b1 H h s a a1 a2 R d dб Исполнение Подкладной лист
А Б s1 L3 H1
мм Масса, кг мм
0,16 I II М10 0,46 0,73 0,50 0,81 4;6; 8;10;
0,4 I II М10 1,08 2,42 1,15 2,57
1,0 I II М16 2,55 4,29 2,65 4,56
2,5 I II М20 6,56 10,2 6,84 10,7
4,0 I II М24 8,96 19,3 9,46 20,2
6,3 I II   М30 21,9 33,5 22,6 35,4
10,0 I II М36 48,9 84,7 50,5 88,2
I II - М42 - 96,4 12;16 20;24
I II - М48 - 16;20 24;28
Примечание: 1 имеются два типа опор: I – для аппаратов без теплоизоляции; II – для аппаратов с теплоизоляцией 2 Опоры обоих типов могут изготавливаться в двух исполнениях: а) штампованные, б) сварные 3 материал опор – сталь углеродистая и коррозионностойкая 4 количество опор (лап) выбирают исходя из допускаемой нагрузки на одну опору и по конструктивным соображениям, но не менее двух * - допускаемая нагрузка на одну опору.

10.3 Расчет опор аппаратов

 

Первоначально выбираем количество и тип опор согласно массе аппарата. Затем рассчитываем нагрузку на одну опору.

Рассчитаем обечайку на местную прочность и устойчивость в местах, где крепятся лапы:

Ребра привариваем к корпусу сплошным швом с катетом hш. Общая длинна сварного шва, Lш, м:

,

где Н – параметр выбранной опоры (см. таблицу 10.2.1)

s – толщина аппарата, м.

Проверим прочность сварных швов:

где G – нагрузка, воспринимаемая одной опорой, МН

МН/м2

Если условие выполняется, то прочность сварного шва обеспечена.

Определим максимальные напряжения в корпусе аппарата в месте присоединения к нему лап.

Найдем параметры для нахождения коэффициентов Кк и Км

, ,

.

где В,Н – размеры опоры (см. рисунок 10.2.2)

D – диаметр аппарата, м

s – толщина стенки аппарата, м

Cк – прибавка на коррозию, м

Момент от реакции опоры Ми, МН·м, действующий на лапу при расчетном плече:

,

где - определяем из чертежа опоры, м.

По графику на рисунке 10.3.1 определяем значение коэффициентов Кк и Км.

Далее определяем параметр β для нахождения моментов действующих на корпус:

для определения меридиональных моментов:

,

для определения кольцевых моментов:

.

Рисунок 10.3.1 – Графики для определения коэффициента К

Км ,--------- Кк

По графику на рисунке 10.3.2 определяем параметр , используя β1 и .

Рисунок 10.3.2 – Графики для определения, отнесенного к единице длины меридионального момента Мм, действующего на стенку цилиндрического корпуса аппарата в месте присоединения к нему лапы (опоры)

Отсюда определяем меридиональный момент Мм, МН×м/м.

По графику на рисунке 10.3.3 определяем параметр , используя β2 и

Рисунок 10.3.3 – Графики для определения, отнесенного к единице длины меридионального момента Мк, действующего на стенку цилиндрического корпуса аппарата в месте присоединения к нему лапы (опоры)

 

Отсюда определяем кольцевой момент Мк, МН×м/м.

Далее по графикам на рисунке 10.3.4 определяем коэффициенты К'к и К'м, для определения сил действующих на корпус.

Рисунок 10.3.4 – Графики для определения коэффициентов К' при определении расчетных сил Рм и Рк, действующих на стенку цилиндрического корпуса

Км ,--------- Кк

Определяем параметр β для определения сил действующих на корпус аппарата:

.

По графику на рисунке 10.3.5 определяем параметр , используя β3 и .

Рисунок 10.3.5 – Графики для определения, отнесенного к единице длины меридиональной силы Рм, действующего на стенку цилиндрического корпуса аппарата в месте присоединения к нему лапы (опоры)

 

Отсюда определяем меридиональную силу Рм, МН/м.

По графику на рисунке 10.3.6 определяем параметр , используя β3 и .

Отсюда определяем кольцевую силу Рк, МН/м.

Суммарное напряжение сжатия σc, МН/м2, в корпусе аппарата при толщине стенки , мм в месте присоединения лапы:

в меридиональном направлении:

,

в кольцевом направлении:

,

Если оба напряжения меньше допускаемого, следовательно, лапа может быть приварена к обечайке без подкладного листа. В противном случае используется подкладной лист. Толщина стенки в этом случае рассчитывается по формуле sп = s + s1 – cк и весь расчет производить заново.

Рисунок 10.3.6 – Графики для определения, отнесенного к единице длины кольцевой силы Рк, действующего на стенку цилиндрического корпуса аппарата в месте присоединения к нему лапы (опоры)

 

10.4 Пример расчета опор

 

Исходные данные: Подобрать опоры для теплоизолированного аппарата диаметром D = 1 м. Вес аппарата GA = 74000H, толщина стенки s=0,008 м. Прибавка на коррозию Ск=0,001 м. Допускаемое напряжение МН/м2.

 

Решение: Для данного аппарата выбираем опоры (лапы) из таблицы 10.2.1 тип II, исполнение Б. Лапы расположим выше середины аппарата. Это придаст аппарату необходимую устойчивость и облегчит эксплуатацию. Используя расположение опор треугольником, как показано на рисунке 10.4.1, дает возможность выбрать более металлоемкие опоры. Такое расположение опор позволяет распределить всю нагрузку сразу на 3 опоры. В нашем случае подойдут опоры, рассчитанные на 0,025 МН.

Рисунок 10.4.1 – Схема расположения опор

Характеристики опоры:

Тип II, исполнение Б, нагрузка МН;

L = 140 мм, B = 255 мм, b = 22 мм, h = 20 мм, L1 = 160 мм, B1 = 110 мм,

b1 = 90 мм, s = 8 мм, L2 = 130 мм, B2 = 115 мм, H = 310 мм, a = 30 мм, R = 12 мм,

a1 = 65 мм, d = 24 мм, a2 = 140 мм, dб = М20.

Подкладной лист:

S1 = 10 мм, L3 = 200 мм, H1 = 410 мм.

Рассчитаем обечайку на местную прочность и устойчивость в местах, где крепятся лапы:

Ребра привариваем к корпусу сплошным швом с катетом hш = 3 мм. Общая длинна сварного шва, Lш, м:

,

Проверим прочность сварных швов:

Условие выполняется, следовательно, прочность сварного шва обеспечена.

Определим максимальные напряжения в корпусе аппарата в месте присоединения к нему лап.

Найдем параметры для нахождения коэффициентов Кк и Км

,

,

.

Момент от реакции опоры Ми, МН·м, действующий на лапу при расчетном плече:

,

где - определяем из чертежа опоры, ( мм), м.

.

По графику на рисунке 10.3.1 определяем значение коэффициентов

Кк = 1,01 и Км = 1,05.

Далее определяем параметр β для нахождения моментов действующих на корпус:

для определения меридиональных моментов:

,

для определения кольцевых моментов:

.

По графику на рисунке 10.3.2 определяем параметр , при β1 = 0,305 и :

,

Отсюда следует, что Мм, МН·м/м, определяется по формуле

,

.

По графику на рисунке 10.2.3 при и определяем параметр:

,

следовательно, что Мк, МН·м/м, определяется по формуле

,

.

Далее по графикам на рисунке 10.3.4 определяем коэффициенты К'к = 0,83 и К'м = 0,85, для определения сил действующих на корпус.

Параметр для нахождения сил, действующих на корпус:

.

По графику на рисунке 10.3.5 определяем параметр , используя β3 = 0,29 и .

 

По графику на рисунке 10.3.6 определяем параметр , используя β3 = 0,29 и .

Следовательно, Рм и Рк, МН/м, определяются

,

,

,

,

Суммарное напряжение сжатия σc, МН/м2, в корпусе аппарата при толщине стенки мм в месте присоединения лапы:

в меридиональном направлении:

,

.

в кольцевом направлении:

,

.

Оба напряжения меньше допускаемого, а следовательно лапа может быть приварена к обечайке без подкладного листа.

 

10.5 Задание для самостоятельно расчета опор

 

Подобрать опоры для аппарата диаметром D, м. Вес аппарата GA, H, толщина стенки s, м. Прибавка на коррозию Ск=0,001 м. Допускаемое напряжение МН/м2.

Данные взять из таблицы 10.5.1

Таблица 10.5.1 – Варианты заданий для расчета опор







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1489. Нарушение авторских прав

codlug.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия