Определение расчетной толщины стенок цилиндрических обечаек

Цилиндрические обечайки являются основным конструктивным элементом рассчитываемых конструкций.

Цилиндрические обечайки следует рассчитывать в соответствии с ГОСТ 14249-89. В зависимости от условий работы они могут быть нагружены либо внутренним, либо наружным давлением. В соответствии с этим расчет толщины стенок производится из двух условий: прочности и устойчивости [6].

Проверка на устойчивость является особенностью расчета обечаек, нагруженных давлением. Она производится для обечаек, нагруженных избыточным наружным давлением.

В качестве расчетной толщины стенки (S_P, мм) принимают большее из двух определяемых значений:

(4)

Расчетная толщина стенки по условиям прочности определяется по формуле:

(5)

где D – внутренний диаметр обечайки, мм;

[σ]- допускаемое напряжение материала стенки, выбираемое по Прил. 6;

φ – коэффициент прочности сварных швов, принимаемый по Прил.7;

Р_Р1-расчетное давление по условиям прочности, МПа.

Атмосферное давление принимают в расчетах равным Р_АТМ=0,1 МПа.

Расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки по условиям устойчивости (S_У, мм) определяется по формуле:

S_У=0,01·К₂·D . (6)

Коэффициент К₂ определяется по номограмме (Прил.4) в зависимости от К₁ и К₃. При этом

К₁=10⁶·(Р_Р2/Е); (7)

К₃=L/D, (8)

где Е – модуль упругости материала, выбираемый по Прил.8, МПа;

Р_Р2 - расчетное давление по условиям устойчивости оболочки, МПа;

L - расчетная длина обечайки, находящейся под действием наружного избыточного давления, мм.

Расчетная длина обечайки (L, мм) (рис.4) определяется по формуле:

(9)

где L_ц - длина цилиндрической обечайки, мм;

L_3i - длина примыкающего элемента, мм.

Длина примыкающего элемента (L₃, мм) определяется по формулам:

для выпуклых днищ

L₃=М/3, (10)

где М - высота днища;

для конических обечаек:

L₃=D/(6·tgα), (11)

где D - внутренний диаметр цилиндрической обечайки, мм;

α - угол полураствора конуса.

Порядок пользования номограммой при определении К₂ показан в приложении 9 стрелками. При этом предварительно вычисляются комплексы К₁ и К₃ и их значения наносят на оси координат номограммы (зачерненные точки). Затем на пересечении стрелок находят значение К₂ (незачерненная точка) и вычисляют искомую толщину стенки по формуле (6).