Умова укріплення отворів

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 1

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Сума площ укріплюючих елементів (укріплюючого кільця і надлишкового матеріалу стінки і патрубка) повинна бути більша або рівна площі видаляємого матеріалу отвором за вирахуванням площі отвору, який можна не укріплювати.

,

де - сума площ укріплюючих елементів;

- площа стінки, видалена отвором ;

- площа стінки отвору, який не потребує укріплення (абсд).

Рис. 4 Укріплення отвору

Знайдемо площу отвору, яку необхідно компенсувати.

Площа, видалена отвором:

,

де - внутрішній діаметр патрубка;

с^п – прибавка на корозію для патрубка;

δ_р – розрахункова товщина стінки посудини.

Площа отвору, який не потрібно укріплювати:

Звідси площа матеріалу, що видалена отвором, яку потрібно компенсувати:

Видалена площа стінки посудини компенсується:

1. надлишковим матеріалом самої стінки посудини ;

2. надлишковим матеріалом патрубка ззовні та зсередини оболонки, який вварюється. ;

3. привареним укріплюючим кільцем .

Виразимо згідно рисунку ці площі, що знаходяться в зоні укріплення.

1. Площа надлишкового матеріалу стінки посудини, що знаходиться в зоні укріплення:

2. Площа надлишкового матеріалу патрубка який вварюється (ззовні та зсередини оболонки, що знаходиться в зоні укріплення)

,

де 2- коефіцієнт що враховує площу по дві сторони від осі отвору.

3. Площа привареного укріплюючого кільця:

Після знаходження площі видаленого матеріалу, який підлягає компенсації, вона прирівнюється площі матеріалу, яка її компенсує. З цієї умови знаходиться діаметр компенсуюючого кільця.

Методика укріплення отворів використовується при розрахунку укріплень вирізів в стінках посудини, які виготовляються з матеріалів, що добре працюють в пластичній стадії при даній температурі, коли немає втомленості матеріалу. Приведені формули справедливі при однакових міцностних характеристиках матеріалу укріплюючих елементів і посудини.

Рис. 5 До визначення площі укріплюючого кільця

3.4 Приклад розрахунку укріплення отворів.

Розрахувати діаметр кільця укріплення отвору, що виконаний в закритій циліндричній посудині висотою 10,5 м з надлишковим тиском Р_н=0,05·10⁶ МПа=50000 Па та повністю заповненого рідиною, якщо відомо: густина рідини, що знаходиться в апараті ρ = 950 кг/м³ , отвір знаходиться на глибині 9 м від рівня рідини, діаметр отвору d=0,75 м; діаметр апарату D=2,6м.

Оболонка виконана з матеріалу 12ХМ, для якого допустиме напруження - Па. Коефіцієнт якості зварного шву - γ=0,7.

Розв’язок

Визначимо товщину стінки апарата для сталі 12ХМ за формулою:

м,

З прибавкою на корозію товщина стінки буде дорівнювати

δ_к= δ_р+С= =0,0019+0,001=0,0029 м,

де С=1 мм – добавка на корозію.

Товщину стінки приймаємо по стандарту, беремо найближче більше значення, тоді остаточно δ=0,004 м.

Дійсний коефіцієнт міцності посудини буде дорівнювати:

,

Найбільший діаметр отвору виконаний в посудині при якому стінки можна не укріплювати буде дорівнювати:

= .

Тобто, заданий отвір 0,6 м треба укріпляти.

Для патрубка вибираємо стальну безшовну гарячекатану трубу із сталі 20, для якої границя міцності дорівнює 410 МПа, а коефіцієнт запасу міцності 3,8. Тоді допустиме напруження:

Мпа

Розрахункова товщина стінки патрубка становить:

м,

З прибавкою на корозію товщина стінки буде дорівнювати

δ_к= δ_р+С= =0,002985+0,001=0,003985 мм,

де С=1 мм – добавка на корозію.

Товщину стінки приймаємо по стандарту, беремо найближче більше значення, тоді остаточно δ=0,004 м.

Вибираємо для патрубка трубу з зовнішнім діаметром 600 мм, товщиною стінки 4 мм і внутрішнім діаметром 592 мм

Укріплення стінки при отворі зробимо кільцем ззовні посудини. Товщину кільця приймаємо рівною δ_к=4 мм. Висота частини патрубка, що розміщена всередині апарату нижче внутрішньої твірної обичайки рівна Н₂=5 мм.

Площу перерізу укріплюючих елементів знаходимо за формулою

мм²

Діаметр зони укріплення

мм

Висота зони укріплення

мм

Площа перерізу метала, що дійсно приймає участь в укріпленні отвору, буде дорівнювати

Діаметр кільця знаходимо із рівності площ

мм

Приймаємо D_k= 980 мм. Конструкція розрахованого укріплення стінки посудини представлена на рис. 6.

Рис.6 Схема укріплення отвору

3.5 Завдання на розрахункову роботу.

Номер варіанту практичної роботи виконується студентом згідно його порядкового номера в списку журналу викладача.

Розрахувати діаметр кільця укріплення отвору, що виконаний в закритій циліндричній посудині (рис. 7) висотою Н_р з надлишковим тиском Р_н та повністю заповненого рідиною, якщо відомо: густина рідини, що знаходиться в апараті ρ, отвір знаходиться на глибині Н_о від рівня рідини, діаметр отвору d; довжина штуцера, що входить всередину апарату Н₂, діаметр апарату D. Матеріал оболонки, штуцера та інші розміри вказані в таблиці варіантів (табл. 1.).

Накреслити зону укріплення для даного отвору з розрахунковими розмірами.

Рис.7 Розміщення отвору в посудині

Табл.1 Варіанти розрахункової роботи

3.7 Контрольні запитання

1. Методи укріплення отворів.

2. Укріплення отворів за допомогою патрубків. Варіанти укріплень.

3. Укріплення отворів за допомогою укріплюючих кілець.

4. Перевірка герметичності зварних швів.

5. Отвори, які можуть не укріплюватись.

6. Поняття зони укріплення.

7. Умова укріплення отворів.

8. Взаємний вплив отворів на напруження в оболонці.

Список рекомендованої літератури

Основна література

1. Основы расчета и конструирования машин и автоматов пищевых произ­водств./ Под ред. А.Я. Соколова. - М.: Пищепромиздат, 1969.-639 с.

2. Соколов В.И. Основы расчета и конструирования деталей и узлов пищевого оборудования. - М.: Машиностроение, 1970.- 424 с.

3. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. /Справочник. - Л.: Машиностроение, 1970.-752 с.

4. Харламов С.В. Практикум по расчету и конструированию машин и аппаратов пищевых производств. - Л.: Агропромиздат, 1991.-256 с.

5. Островский Э.В., Эйдельман Е.В. Краткий справочник конструктора продовольственных машин. - М.: Машиностроение, 1965.- 504 с.

Додаткова література

1. Лунин О.Г., Вельтищев В.Н. Теплообменные аппараты пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1987.- 240 с.

2. Конструирование и расчет машин химических производств./ Под ред. Э.Э. Кольмана-Иванова. - М.: Машиностроение, 1985.- 406 с.

3. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи / Под общ. ред. М.Ф. Михалева.- Л.: Машиностроение, 1984.- 302 с.

4. Домашнев А.Д. Конструирование и расчет химических аппаратов. - М.: Машгиз, 1961.- 624 с.