Определение толщины стенок выпуклых днищ и крышек

Проектная толщина стенки днища (S, мм) определяется по общему соотношению (3). Поскольку днища и крышки могут быть натружены либо внутренним, либо наружным избыточным давлением, то расчетная толщина днища или крышки определяется также по условию проверки на прочность и устойчивость по формуле (4) [6].

В ГОСТ 14249-89 приведены расчеты на прочность для эллиптических, полусферических и торосферических днищ.

Для расчета на прочность днищ и крышек сферических неотбортованных необходимо воспользоваться ГОСТ 25221-82 [7].

Эллиптические днища (рис. 7,а) получили наиболее широкое распространение в аппаратостроении. Сферические днища и крышки используют при конструировании аппаратуры, например, в виде полушаровых элементов (рис. 7,6). В аппаратостроении нашли применение также торосферические днища (рис. 7,в).

Рис. 7. Выпуклые днища:

а - эллиптическое днище: б - полусферическое днище;

в - торосферическое днище

Расчетная толщина стенки эллиптических, полусферических и торосферических днищ (S_N , мм) по условиям прочности определяется по формуле:

(18)

где P_p1 - расчетное давление по условиям прочности, принимаемое таким же, как и для цилиндрической обечайки, к которой присоединяется днище, МПа;

[s] - допускаемое напряжение для материала днища, МПа (см. Прил. 6);

j - коэффициент прочности сварного шва (если днище или крышка изготавливается штамповкой, то принимается j =1; если днище сварное, то j принимается по Прил.7);

R - радиус кривизны на вершине днища, мм.

Радиус кривизны на вершине днища (R, мм) определяется по формуле:

R = 0,25 D² / Н, (19)

где D - внутренний диаметр цилиндрической части, к которой присоединяются эллиптическое, полусферическое или торосферическое днище или крышка, мм;

Н - высота днища или крышки без отбортовки, мм.

Для полусферических днищ и крышек Н = 0,5 D, поэтому R = 0,5 D. Для эллиптических днищ и крышек Н = 0,25 D, поэтому R = D.

Расчетная толщина стенки эллиптических, полусферических или торосферических днищ по условиям устойчивости (S_y, мм) определяется по формуле:

(20)

где Р_Р2 - расчетное давление по условиям устойчивости, принимаемое таким же, как и в расчете на устойчивость цилиндрических обечаек, к которым присоединяются днища или крышки, МПа;

Е - модуль упругости материала (см. Прил. 8), МПа;

К_э - вспомогательный коэффициент.

Вспомогательный коэффициент (Кэ) определяется в зависимости от величин H/D и D/S_P по формуле:

, (21)

где

(22)

Поскольку в начале расчета величина расчетной толщины стенки эллиптических, полусферических или торосферических днищ и крышек S_p неизвестна, то первоначально следует задаться значением Кэ=0,9 для эллиптических днищ и крышек и Кэ⁼1,0 для полусферических днищ и крышек. В результате находят предварительное значение S_y и затем полученную величину уточняют с помощью формул (21) и (22). Для торосферических дниш и крышек значение вспомогательного коэффициента принимается равным Кэ⁼1,0 без последующего уточнения.