Ребра жесткости для сосудов
С С C F
РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
КРЫШКИ И ДНИЩА ПЛОСКИЕ КРУГ ЛЫЕ С РАДИАЛЬНЫМИ РЕБРАМИ ЖЕСТКОСТИ СОСУДОВ И АППАРАТОВ Метод расчёта на прочность РДРТМ 26-01-96-83
Издание официальное
СССР
РЛС СВОД НЕЙ ТЕШЯВСКИЙ МАТЕРИАЛ
■теки и днида плоские ютпше с радиадьими
РЕБРАМИ ХВСТКССТИ СОСУДОВ И АППАРАТОВ Метол расчета на прочность
гага 26-01-96-83
йададже офдщцьяоа
сд.адпы.»-и=?5-зд
2.3.13. Допаяет тельное ус нале, дейс гнущее на центральную часть крышки (днища) должны соответствовать условию
а. * о.9
к м*
р•
jсловя» во соСделается, то следует уменьшить дополнительное усалив «и изменить конструкцию крышки (днища) в сторону усиления (увеличить толщину длаотины или площадь поперечного сечения ребер, иди число ребер, иди толщину центральной втулки).
2.3.14. Расчетное допускаемое избыточное давление, действующее на крышку (днище) в целом, следует определять по формуле
г_, аГгтм. ♦ а, о- ?•)]
Вели деЗогвне Q , направлено в ту же огороду, что и давление р , то в формуле для [ р,] перед Q. следует поставить внаи минус.
2.3.15. Раочетное допускаемое избыточное давление, двЗствущее в промежутке мвкду ребрами, определи®» по фор-
*7» . ■ х., ДМ
ы—-
2.3.16. Допускаемое избыточное давление, деЗствуюсае
на крышку (днище), выбирается наиыеньшпы из величин [pj и [р
Гр] – >”in-{cpj Jpjjf •
гати 2S-0I-S£=&-fiBb2
2.3.17. Избыточное давление, лв1ствупме на *peEKJ Секши) , должно соответствовать условно
Р * Гр]
Яелж условие не соблпдаетсл, то снедает иимекхть хов-струюда вр&шки (двнша) в сторону усиления (увелхчхть толщину шаотиян кдн площадь поперечного оечеши ребер, щ число ребер, ИЛИ толщину центрально! втулхв).
Сто. 10 ИРМ -26-01-96-вЗ
РАСЧЕТ ииомянгтп ттшр Промер расчета
Исходняе данные: | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
Уеловая срямвннмоста формул: |
к;
Эр-d.
гнР
п F. [б~,]
т ir s>, [б]
2.2 – 0.2 2.0.Г~
-10;
rv « 8 > 6;
8.0,0015.I.569.I06
—–—…–,-ц а 0,163 <■ I
Т .2,2.0,01.1.1,668.10°
4.0,05* 0.0015
– 6,6? < 10.
Условное расстояние от поверти осп шшетанн до ннлнв-
го тогда нтулкн
РДР7У 26-01-90-83 СУщ.ту
Ч – 0.S.7 /(d.-t)t’ . 0.27 / (0,2-000.0# – 0.02X6 м. Раочегноэ расстояние от поверхности пластины др ней»-го торца втулки выбираете* ввэаюнъяаа» из инаямшЛ Vv, a Kv”.
к#т mirv 0,021б) -0*.
Условная Еысота в ту ли
Ht -Hf ♦ 5, ♦ К. * ОД + 0,01 + 0 – О,И и.
Раочетну» высоту втулка выбираем наименьшей из вваче-нвй высот Н. я Нь:
Н, * ; Ht}« m.iv|o,22; O.IlJ * 0,11 И.
Относительный наружный радиуо втулки
Расстояние от срединной поверхности пластины до нейтральной поверхности
„ пТ, Гег,] 8.0,0015.1,569.10?
с « -Ц-———- в ■- ‘U— * 0,000817 ».
г-s [<s-j 2.т.2,2.г,ббадо°
Изгибавший момент втулки
0,2 – 0,01 + 0 2
♦ (о.оооап + о +
0,01
г
>] – i.OI.IO5 Е.
Дагяоавсий момент пластины
н, .[«з [•* * 2Ц2Х]» i.6«i.io8[io.ccMi72 .
(ОЛ^1
4 J
Изгибающий момент ope бренной пластики
, ь. – с ч
»ч – «т * – т’н;— и- *6 * —г–‘ *
Z.969.20^.1.8.0,00X5 ,А ^__птя 0,01 – С
• 4280 +- (0,05-0,000817 ♦- )
Т f 0,2 2
– 1,624.10s Н.
3 качестве обобщенного изгибающего момента выбираем ванмениаее не значений М 4 ж
N # « rrur» ^ М | э М » muv [4.0I.I05; 1,624,IO5} –
• 1.624.10® Н.
Суммарный квгнбаюпшй момент
н,» Иг(^ 4280 (I – 0,091) ♦
♦ 1.624.10® . 0,091 – 18700 Н.
Условие, которому должно удовлетворять дополнительное усилие, действ угле 9 на центральную часть врншки или днищ
– 0,9
2. Т .18700 I – 0,091
– 1.163.105>
> й. – косо н,
МРГО 26-01-96-83 Стр.ГЗ
Расчетное допускаемое избыточное давление, действующее на пнише в целом
М
g[tTMe >g, (-<- р.)]
1 ъ? (<- fi )
12 [ 21Г 18700 ♦ 16000 (I – 0,091)] –
-?—- = I.04.I05 Па
Т 2,2^ <1 – 0,091°)
Расчетное допускаемое изСиточное давление, действующее
нв пластину г промежутке между ребрами
‘■fV* ” Ъгь ип’ 21
“ rv
2
12.1,668,10г.0,01^ (I f ) с
=–2-« 5.4.10? Па
2,32. wvl
Допускаемое избыточное давление, действующее на днище
[р] – [ЕрО .Грjj- 5.4.I05] -I.04.I05 Па
Избыточное давление, действуппее на днище, удовлетворяет условию
р – Г..Ю5 * Гр] – I.04.I05 Па,
Утвержден i еведен в действие приказом по Всесоюзному
промыздскво|£у объединению от 31,03.83 t 41 Исполнитель С.С. Олетев
РУКОВОДЯЩИЙ ТНСПИЧЗСКЯЯ МАТЕРИАЛ
КР1АДКИ И ДНИЦА ШИШЕ КРУГЛЫЕ РД?Ш 23-01-96-83 С РАДИАЛЬНЫМИ РЕБРАМИ ЖЕСТКОСТИ Езамен РД?Ш 26-01-96-77 СОСУДОВ И АШТАРАТОВ.
Метод расчета на прочность
Приказом по Всесоюзному про.чышленному объединении от 31.03.83 Jt 41 срок действия устаноален
с 01.01.84 д» 01.01.09
2. андиЕ поесшеия
1.1. Настоящий руководящий технический материал устанавливает метод и порядок расчета на прочность плоских круг» дых крышек и днии с радиальными реорами жесткости сосудов а аппаратов, нагруженных внутренним иди наружным избыточным давлением по предельным нагрузкам.
1.2. Рекомендуемый настоящим РДрта 26-01-96-83 метод расчета по предельным нагрузкам может быть распространен на аппарата, работающие при статических нагрузках и изготавливаемые из пластичных сталей (см.ГОСТ 14249-80 и XT 2В-2Э1-?Э)
1.3. Руководящий технический материал применим при уо-ловня соблюдения требований XT 26-291-79.
1.4. Конструкции нрышек и днищ о радиальными ребрами жесткости принимают по черт.1-4. Возможно использование бер о произвольной формой поперечного оечевид.
C?pj?_ EEPIV 26-PI-96-83
1.5. Сварку производить сплошным швом по контуру прилегания ре0ер. Типы сварных швов см.ГОСТ 5284-80.
1.6. Условные обозначения
1.6.I. Исходные данные:
п, – число радиальных ребер;
р – избыточное давление, действующее на наружную иди внутреннюю поверхности крышки (дниш), Па;
гр – площадь поперечного сечения ребра, м^;
– расстояние от центра тяжести поперечного сечения ресра до его основания, и;
Ир – насота ребер, м;
Ъ, – толщина собственно крышка (дниш), и;
d. – наружный диаметр центральной втулки, м;
t – толщина втулки, к;
Н, – высота втулки, и;
К, – расстояние от нижней поверхности крышки (дниш) до нижнего тороа втулки, м;
Ь – толщу.на обечайки, м;
I – внутренний диаметр обечайки, м;
С – прибавка к расчетной толщине крышки (дниша) для компенсации коррозии, эрозии и минусового допуска по ГОСТ 14249-80. м;
С, – прибавка к расчетной толщине втулки для компенсации коррозии, эрозии и минусового допуска по ГОСТ 14249-80, м;
«j – коэффициент прочности сварных соединений по ГОСТ 14249-80;
РЯРМ 2S-OI-96-eg Cis.3
Q. – дополнительное усилив, действующее на центральную часть крышка ;али днища (вес двигателя, редуктора а Т.Д.), Н.
1.6.2. Расчетные величины:
р] – допускаемое напряжение материала пластины, Па;
N – допускаемое напряжение материала ребер, Па;
РД – допускаемое напряжение материала втулки, Па;
Dp – расчетный диаметр оребренной крышки (днища), м;
[р] – допускаемое избыточное давление, действующее на крышку (днище), Па;
Нв – расчетная высота втутки, м;
Ht – условная высота втулки, м;
Р» – относительный наружный радиус втулка;
6 – расстояние от срединной поверхности пластины до
нейтральной поверхности, м;
Мт – иэгибаплий момент пластины, отнесенный к длине контурной линии, Н;
М, – изгибающий момент втулки, отнесенный к длине контурно к линии, Н;
– изгибающий момент орвбренной пластиды, отнесенный к длине контурной линии, 3;
М* – обобщенный изгибавший момент, отнесенный к длине контурной линии, Н;
Мс – сулсарный изгибаший момент, отнесенный к длине контурной линии, R;
пь – условное раостояпав от поверхности пластины до
нижнего торца втулки, м;
Спь.4 ЕПРМ guoi-guas
к# •• расчетное расстояние от поверхности пластины до янкяего торца втуди, м;
[pj – расчетное допуохаемое избыточное давление, дей-ствупдее на крышку (днище) и целей, Da;
ГРО -расчетное допускаемое избыточное давление, дейот-вуххцее на пластину в г роме кутке между ребрами, Па.
2, РАСЧЕТ НА ПРСЯНОСТЬ
2.1. Общие требования к материалу оребренных кривей х днищ, изготавливаемых ни пластичных в условиях експлуатации металлов ■ работаших при статических нагрузках,и допускаемые напряжения И , 1б3 * следует принимать в
соответствии с ГОСТ 14249-80 или другой нормативно-технической документации по гыбору величины допускаемого напра-
2.2. Условия пршенимостх формул
•V Гр foj . _ .
а>6 • хЗ>71Ш 41 >
2.3. Метод расчета ха прочность сводится ж определению допускаемого избыточного давления на кривду (дата) при конструктивно принимаемых размерах крышки или днища о радиальными ребрами жесткости. При втом допускаемое избыточное давление необходимо определять в следупеей последовательности
РПРта 26-01-96-63 Сто.5
2.3.1. В зависимости от конструкции крывон я дяад расчетные диаметры Jp следует ерггимать в соответствия о черт.1-4.
2.3.2. Условное расстояние от поверхности пластины до нижнего торца втулки следует определять по формуле
Ч * 0,17/(d. * t)t .
2.3.3. В качестве расчетного расстояния от поверхности пластины до нижнего торца втулки выбирается кая ваименьаее из расстояний К, и Нс
2.3.4. Услояиую высоту втулки следует определять по формуле
Ч – Н ♦ 5, ♦ h.. .
2.3.5. Расчетную васоту втулки следует выбирать ш ■аимеиыпув вэ вноот Н, я Hv
Н. – rnin, [Н, , Нц} .
2.3.6. Относительный наружный радиус втулки следует определять по формуле
Г
2.3.7. Расстояние от срединной поверхности пластины до нейтральной поверхности следует определять по формуле
• •
rv Pr CeJ
п ир и
Я=%=й=дгшн 5’а^з
РДРЩ 26-01-Уг-аЗ СЖ).7
2.3.8. Нзгибашжй команд атулж» следует определи» ио формуле
2.3.9. Изгибатщвй момент пластаны следует определять по формуле
мт- и[еГ* ^-^]-
2.3.10. ‘Лзгайагсгй момент орейреяной ыаотайм следует
определять по формуле
,, fo] ч а Г. . ь.гс .
мь.Мт ♦ ——*—U.-«-»
2.3.11. Оборонный жзшйавднЗ момеят следует выбирать наименьшим не моментов М, а Мь:
Н. ■ m»»v ^ И , ; MtJ .
2.3.12. Суммарный вэгибаяшй момент следует определять по формуле
М, – Мт (<- р.) ♦ М.р.
Волв центральная втулка отсутствует ( р. – 0), а ребра переоекахтоя в центре, ядя вмеото эту дм имеется сплошная бобышка, тс суммарный яегябавщнй момент следует определять по формуле
[5,1 Ч rv F, Т
М
– е
Источник
Наряду с рядом достоинств (простота обработки, малая масса, стойкость к коррозии) у тонколистового металла как материала для строительных и отделочных конструкций есть важный недостаток. Малая толщина приводит к тому, что металл плохо сопротивляется деформирующим нагрузкам. В результате для получения нужной прочности требуется либо увеличивать толщину металла, либо применять другие технологические решения.
Одно из таких решений — включение в конструкцию ребер жёсткости. Эти элементы обеспечивают сохранение изначальной геометрии детали или конструкции в целом, при этом общая масса изделия если и возрастает, то незначительно.
Что такое ребро жесткости?
Ребро жесткости — это часть детали или конструкции, которая принимает на себя основную нагрузку. За счет этого изделие становится менее подверженным деформации, и может выдерживать:
- Больший вес в статике.
- Большее усилие в динамике.
Ребра жесткости могут быть либо неотъемлемой частью изделия, либо отдельным элементом. Во втором случае очень важно, чтобы ребро как можно прочнее крепилось к детали — от этого напрямую зависит эффективность перераспределения нагрузки.
Зачем в конструкцию включают ребра жесткости?
Изделия из тонколистового металла — потолочные панели, фасадные панели, кассеты для наружно облицовки зданий, элементы металлических панельных ограждений и т.д. — отличаются малой массой. Но при этом тонкий металл при статических и динамических нагрузках может деформироваться, что приводит к ухудшению эксплуатационных качеств и внешнего вида объекта.
Решается эта проблема включением ребер жесткости в конструкцию, еще на этапе проектирования:
- Во-первых, ребро жесткости незначительно увеличивает массу изделия. Благодаря этому обеспечивается экономия на материале, а также снижение нагрузки на несущее основание.
- Во-вторых — и это самое важное — любое ребро жёсткости принимает на себя большую часть нагрузки. Это обеспечивает защиту детали от деформации — прогиба, перекоса или сминания. Чем больше ребер жесткости имеет деталь, и чем правильнее их конфигурация была рассчитана при проектировании, тем эффективнее будет защита от деформаций.
- Наконец, ребра жёсткости видимые на лицевой поверхности детали, выполняют и декоративную функцию. Это же касается и тех случаев, когда в качестве ребер выступают углы объёмного элемента.
Виды ребер жесткости
Обеспечение жёсткости детали из тонколистового металла возможно несколькими способами:
- Самый простой — изготовление конструкции с несколькими гранями. В этом случае каждый стык граней будет играть роль дополнительного ребра жесткости. Так, например, П-образный в поперечном сечении профиль гораздо лучше противостоит деформациям по сравнению с плоской деталью, а изделие с квадратным сечением превосходит по жесткости П-образный элемент.
- Второе популярное решение — добавление дополнительных ребер жёсткости. Как правило, эти элементы делаются из профилированного металла — уголка, швеллера, двутавра, профилированной трубы и т.д. Они закрепляются с изнаночной стороны в ходе монтажа и принимают на себя большую часть нагрузки от плоских элементов.
- Наконец, есть еще одно изящное решение — усиление жесткости в месте соединения деталей. Соединительный узел при этом проектируется с таким расчетом, чтобы при стыковке нескольких элементов формировалось сразу несколько ребер жёсткости. Кроме того, на всем протяжении стыка увеличивается толщина металла за счет накладки нескольких слоев.
При изготовлении и монтаже металлоконструкций применяют комбинированный подход. Обычно ребрами жёсткости оснащают все элементы еще при производстве (для этого в 90% случаев используется гибочный или профилировочный станок). На этапе монтажа конструкция дополнительно усиливается, что обеспечивает ей большую стойкость к нагрузкам и деформациям.
Ребра жёсткости в конструкциях из тонколистового металла от завода «МехБуд»
У изделий из тонколистового металла, которые производятся заводом «МехБуд» есть ряд достоинств, и высокая механическая прочность входит в их перечень. Она обеспечивается за счет:
- Просчета оптимальной конфигурации элементов с учетом необходимости в ребрах жёсткости.
- Высокой культуры производства с использованием современного оборудования.
Ребра жёсткости включены в конструкцию практически всех изделий из тонколистового металла:
- Фасадные и потолочные рейки, кассеты и панели оснащаются многочисленными ребрами, предотвращающими деформацию.
- Профили ламелей, используемых для монтажа ограждающих конструкций («Ранчо», «Жалюзи») также по всей длине оснащаются ребрами жёсткости, препятствующими прогибу и скручивающим деформациям.
- Также в ассортименте представлены объемные профили (жалюзи «Эксклюзив Лего»), сечение которых максимально защищает конструкцию от деформации даже при сильной нагрузке.
- Наконец, в сплошных ограждающих конструкциях — «Брус», «Горизонт», «Вертикаль» — продольные замки на стыке деталей выполняют функцию дополнительных усиленных ребер.
Вне зависимости от типа детали, ребро жёсткости обеспечит повышение ее прочности при сохранении массы. Внедрение в конструкцию таких элементов позволяет придавать изделиям из тонколистового металла максимально возможную прочность.
Anetzel
Источник
Тонкостенные конструкции
В конструкциях из листового материала (оболочковых, тонкостенных профилях, резервуарах, облицовках, панелях, крышках) необходимо учитывать не только деформации, вызываемые рабочими усилиями, но и деформации, возникающие при сварке, механической обработке, соединении и затяжке сборных элементов. Следует считаться и с возможностью случайных повреждений стенок при транспортировке, монтаже и неосторожном обращении в эксплуатации. В сильно нагруженных оболочковых конструкциях первостепенное значение имеет предупреждение потери устойчивости оболочек
Основные приемы увеличения жесткости: разгрузка от изгиба, замена напряжений изгиба напряжениями сжатия-растяжения, введение связей между участками наибольших деформаций, увеличение сечений и моментов инерции на опасных участках, введение усиливающих элементов в местах сосредоточения нагрузок и на участках перелома силового потока, применение конических и сводчатых форм
Отсеки
Радиальную жесткость цилиндрических тонкостенных деталей больших, размеров увеличивают с помощью кольцевых поясов жесткости, наружных (рис. а) или внутренних (рис. 6)
Более жестки и прочны отсеки 1 с двойными стенками. Для увеличения радиальной жесткости целесообразно стенки отсека связывать между собой сваркой пуклевок 2 на стенках отсека или вваркой трубок 3
Лучшие результаты дает введение кольцевых поясов жесткости 4 — 7. Аналогичное действие оказывает разделение отсека на несколько отсеков 8, 9 меньшей длины. Роль поясов жесткости в данном случае выполняют стыки отсеков. Введение в отсеки конусов 10 и сводчатых элементов 11, 12 увеличивает не только радиальную, но и продольную жесткость
Отсеки, усиленные коническими элементами
Продольную жесткость отсекам придают с помощью связей 1—3, расположенных вдоль образующих или выполнением отсека из нескольких сегментов 4. Наибольшей жесткостью и прочностью обладают гофровые 5 и сотовые 6 конструкции
Спиральные и зигзагообразные ребра (правый рисунок) увеличивают наряду с продольной и поперечной жесткостью также жесткость на кручение; их изготовление однако труднее, чем прямых продольных ребер
Двойные отсеки соединяют с помощью наружных (рис. а) и внутренних (рис. б) фланцев. Последние обеспечивают большую жесткость и значительно снижают радиальные размеры конструкций
При установке болтов изнутри необходимо предусматривать во внутренней стенке отверстия, достаточные для ввода, установки и завертывания болтов
Повышение жесткости конических оболочковых деталей
Конические отсеки (рис. а) усиливают, вводя кольцевые пояса жесткости 1, 2, 3, выполняя отсеки двустенными 4 и придавая стенкам сводчатые формы (рис б). На рис. в показана конструкция двустенной сферической консольной детали
Оболочковые конструкции с пространственными решетками
Наиболее высокую жесткость оболочковым системам можно придать заполнением пространства между оболочками равномерно распределенными элементами жесткости, связывающими все их участки и превращающими систему в пространственную решетку, работающую как одно целое
Применяют две основные конструкции: пенопластовые и сотовые
В пенопластовых конструкциях полости между металлическими оболочками заполняют вспенивающимися пластиками на основе термореактивных или отверждающйхся смол. Пластики вводят в жидком виде с добавлением газообразующих веществ и эмульгаторов.
При нагреве до 150-200°С состав вспенивается и затвердевает, образуя пористую массу с объемом пор до 80—90% и плотностью 0,1-0,2 кг/дм3. Прочность, жесткость и устойчивость систем в целом значительно увеличиваются, хотя и не до такой степени, как в случае введения металлических пространственных связей.
Эту систему обычно применяют в сочетании с металлическими связями, поперечными (нервюры, шпангоуты) и продольными (лонжероны, стрингеры)
Сотовые конструкции изготовляют соединением тисненных в виде пчелиных сот хлопчатобумажных или стеклянных тканей, пропитанных термореактивными или отверждающимися смолами. Покровные оболочки делают из листов того же материала или металлических листов. Размер ячеек сот обычно 8 —15 мм.
Более высокой прочностью и жесткостью обладают металлические соты, получаемые склеиванием тисненых металлических листов, покрытых пленкой из фенолнеопреновых клеев или клеев на основе модифицированных эпоксидов. Эти же клеи служат для присоединения к сотам покровных металлических оболочек.
Прочность сотовых конструкций зависит от прочности клеевых соединений (у наиболее прочных синтетических клеев сопротивление сдвигу составляет 2—5 кгс/мм2, отрыву 5—10 кгс/мм2)
Стальные листы можно соединять более прочным способом — печной пайкой бронзовыми сплавами в вакууме или восстановительной атмосфере.
Металлические сотовые конструкции изготавливают при помощи сварки острофокусированным электронным лучом. Поток электронов высокой энергии проникает через довольно большую толщину металла.
Сварочная температура возникает только в фокусе; остальные зоны не вызывают существенного нагрева материала. Это позволяет сваривать стыки на любой глубине конструкции при одном и том же положении сварочного аппарата. Сварочную зону вглубь перемещают перефокусировкой луча с помощью собирательных электромагнитных катушек, а в поперечном и продольном направлениях — с помощью отклоняющих катушек.
Таким образом можно последовательно проверить все внутренние стыки конструкции
Устойчивость оболочковых конструкций
Увеличение габаритных размеров и уменьшение толщины стенок выдвигают на первый план, повышение поперечной жесткости и предотвращение потери устойчивости конструкций. В случае тонкостенных балок закрытого профиля задача состоит в предупреждений прогиба вертикальных стенок 1 и перекоса профиля 2 под действием нагрузок
Прогиб стенок предотвращают введением ребер 3, выбивкой рельефов 4, 5, установкой продольных вертикальных связей 6, 7. Более эффективным является введение поперечных вертикальных 8 и продольных горизонтальных 9 — 12 перегородок, анкерных болтов 13, 14, трубчатых связей 15, 16, соединение стенок пуклевками 17, 18. Общую жесткость профиля увеличивают диагональными связями 19, 20 и косыми перегородками, расположенными змейкой 21, 22
Усиление участков приложения сосредоточенных сил
Недостаточная жесткость этих участков может вызвать местную деформацию стенок и сделать конструкцию неработоспособной. Для цилиндрических оболочковых деталей простейшим способом является введение накладок, распределяющих силу на большую поверхность (рис. а). Более эффективно применение поясов жесткости и перегородок (рис. б), вводящих в работу полное сечение детали
Прогиб тонкостенных деталей 1 на участке расположения крепежных болтов предупреждают установкой шайб 2 большого диаметра, отбортовкой стенки 3, 4, введением усиливающих элементов 5 — 8. Наиболее целесообразный способ — восприятие сил затяжки распорными элементами, например трубчатыми колонками 9, работающими на сжатие
На рисунке показано соединение тонкостенной крышки с корпусной деталью с помощью невыпадающего болта. В исходной конструкции 1 стенка крышки деформируется даже при слабой затяжке. В конструкции 2 слабый участок подкреплен приварными ребрами m.
Другой способ уменьшения прогиба — ограничение затяжки заранее установленным зазором S (конструкции 3—5). В конструкции 5 ограничителю придан конус — ловитель, облегчающий введение нарезного конца болта при установке крышки. Пружина служит для поддержания болта в выпрямленном состоянии при отнятой крышке
Стыки листовых конструкций
Жесткость стыков тонкостенных деталей играет большую роль особенно в тех случаях, когда стыки должны быть герметичными
При фланцевом соединении двух тонкостенных цилиндрических деталей большого диаметра (рис. а) герметичной затяжки на участках между болтами из-за нежесткости фланцев достичь невозможно. Мало помогает уменьшение шага болтов и установка шайб 1 под головки болтов и гайки. Добиться герметичности стыка можно введением накладных 2 или приварных массивных 3 колец. В случае крепления штампованного из листовой стали поддона к корпусной детали (рис. б) герметичную затяжку обеспечивают отбортовкой фланца, введением массивной рамки 4 по контуру фланца, прихваченной к поддону точечной сваркой
Рельефы жесткости
Для увеличения жесткости на стенках выбивают рельефы. При холодном штамповании рельефам рекомендуется придавать высоту не более (3~5) s, где s — толщина материала.
Рельефы большой высоты нужно штамповать в несколько приемов с промежуточным отжигом, что удорожает производство. При горячем штамповании возможно применение рельефов большой высоты и протяженности.
Помимо повышения прочности и жесткости в силу чисто геометрических соотношений (увеличение моментов сопротивления и инерции сечений), рельефы, выбиваемые вхолодную, увеличивают прочность благодаря нагартовке металла
Рельефы жесткости на прямоугольной крышке
Рельефные валики следует располагать вдоль плоскости действия изгибающего момента (рис. а). Обратное расположение (рис. б) не увеличивает жесткости, а напротив делает деталь более податливой. Рельефы должны быть направлены к узлам жесткости системы. Наилучшим расположением валиков для прямоугольных пластин является диагональное (рис. в)
Придание вогнутой формы днищам цилиндрических тонкостенных сосудов увеличивает жесткость, улучшает устойчивость и придает определенность установке сосудов на плоскости. Эффективным способом увеличения жесткости углов перехода от обечайки к днищу являются местные выдавки треугольной формы
Усиление кромок цилиндрических обечаек производится отбортовкой
Облегчающие отверстия
С целью уменьшения массы в тонкостенных конструкциях часто делают облегчающие отверстия.
Для увеличения местной жесткости, уменьшения концентрации напряжений и повышения циклической прочности, сниженной воздействием вырубного инструмента, кромки отверстий усиливают отбортовкой (рис. а)> подвивкой кромок (рис б и в), обжимом кромок (рис. г), введением усиливающих накладок (рис. д)
Высоту h при отбортовке вхолодную с одной операции можно принимать h = (0,15 — 0,25) D. Более высокие отбортовки, а также отбортовки с подвивкой требуют нескольких последовательных операций с промежуточным отжигом
Эффективным средством увеличения усталостной прочности материала возле отверстий является двустороннее обжатие кромок по контуру отверстия с помощью чеканов скругленного профиля
Резервуары
Резервуары 1 прямоугольной формы нетехнологичны, так как под действием давления стенки выпучиваются (штриховая линия). При таких формах обязательно введение поперечных перегородок жесткости 2
Большей жесткостью обладают овальные 3, эллиптические 4, 5 и особенно цилиндрические 6 резервуары. При усилении цилиндрических резервуаров наружными ребрами следует учитывать направление деформации стенок
Напряжения растяжения в сечении по образующим:
где р — внутреннее давление; D — диаметр резервуара; s — толщина стенки.Напряжения в поперечных сечениях
т. е. в 2 раза меньше, чем по образующим. По этой причине резервуары всегда разрушаются по образующим
Продольные ребра 1 увеличивают жесткость и прочность резервуара незначительно — в меру своего сопротивления изгибу в продольной плоскости. Выгоднее применять кольцевые ребра 2, работающие на растяжение
Плоские днища 1 при высоких внутренних давлениях неприемлемы. Более жесткими и прочными являются вогнутые днища 2
Однако их деформация под действием давления вызывает распор обечайки и создает в ней дополнительные напряжения изгиба. Кроме того, вогнутые, днища заметно уменьшают рабочий объем резервуара. Выпуклые днища 3 и близкие к ним конические 4, напротив, сдерживают радиальные деформации обечайки
Щитки
Жесткость крышек, щитков, панелей и подобных им деталей увеличивают приданием коробчатых 1 и выпуклых 2 форм, отбортовкой 3, выбивкой рельефов 4.
На рис. а — показаны формы щитков (в плане) с прямоугольным и диагональным (рис. 6) рисунком рельефа и пирамидальные (рустированные) крышки (рис. в).
Выбор формы и рисунка рельефа часто определяется требованиями эстетики, особенно в тех случаях, когда щиток находится на виду. Красивы и достаточно жестки рустированные щитки.
Щитки большой протяженности делят на ряд отсеков (рис. г), каждый из которых усиливают описанными выше приемами.
Для увеличения продольной жесткости отсеки связывают между собой рамкой или продольными рельефами
Источник: П.И. Орлов, Основы конструирования, т.1
Смотри также:
Источник: https://razvitie-pu.ru/?page_id=3477
Ребра жесткости на листовом металле
страница » Металлоконструкции лёгкие
Металлоконструкции в настоящее время получили очень широкое распространение. Если ранее они использовались при строительстве только промышленных предприятий, то теперь эти строительные конструкции заняли прочные позиции при возведении новых жилых зданий и сооружений.
Строительство здания из металлоконструкций.
Сегодня уже остро стоит вопрос облегчения (уменьшения массы) конструкций из металла. Двигаясь в этом направлении, проектировщики снижают металлоёмкость здания и «убивают» сразу двух «зайцев»:
- уменьшается стоимость строящейся конструкции;
- снижается масса здания. Это ведёт к уменьшению объёма фундамента и, в конечном счёте, опять к экономии бюджета всей стройки.
Каркасная технология строительства зданий
Повсеместно каркасы зданий и сооружений, строящихся по каркасной технологии, изготавливаются из холодногнутых профилей (Σ-образных или С-образных) и (или) сваренных друг с другом двутавров переменного и постоянного сечения.
∑-образный и С-образный профили.
Z-образный профиль.
Ограждения изготавливаются из листового (лёгкого) металла, который, для придания ему жёсткости, подвергается деформации:
- профилированный лист;
- профилированный лист с фольгированным минераловатным утеплителем;
- сэндвич-панели и т.д.
Об этом подробно рассказано в статье «Проектирование металлоконструкций» и ряде других постов на нашем сайте.
Сэндвич-панель для промышленного здания.
Сэндвич-панель для жилого дома в условиях сурового климата
Таким образом, здания и сооружения, построенные по каркасной технологии, имеют небольшую массу. Кроме того, они обладают ещё рядом неоспоримых преимуществ:
- их возможно (благодаря параллельному изготовлению комплектующих изделий на специализированном предприятии и созданию фундамента на строительном объекте) возвести в сжатые сроки;
- они имеют высокую ремонтопригодность. Если какая-либо деталь или узел вышли из строя, их возможно сравнительно легко демонтировать (при этом не требуется разбирать весь дом – необходимо всего лишь, как в любом механизме, «развинтить» резьбовое соединение заменяемого узла) и заменить точно таким же заводского изготовления;
- для возведения здания по такой технологии требуется весьма скромный бюджет и ещё целый ряд преимуществ .
Сегодня поговорим о других способах придания жесткости листовому металлу, который используется при производстве металлоконструкций.
Способы придания жесткости листовому металлу
Одним из новых, но уже ставших популярным, методов явилось создание облегченных металлоконструкций. Новая конкурентоспособная технология в строительстве, имеющая такое название, заключается в применении самых различных прогрессивных пространственных форм при деформации металла:
- объемные грани;
- геометрические фигуры:
- прямоугольные углубления
- закругленные лотки и т. п.
Достигается такой внешний вид способом холодного изгиба (холодной деформации) специальных заготовок. Чтобы металлические элементы обладали механической жесткостью, а узлы – высокой прочностью, соединяют их вершины.
Сборка облегчённых металлоконструкций.
В результате соединения создаётся вязка, образующая систему жёстких стержней. Следует учитывать, что чем сложнее форма, тем выше прочность и несущая способность сборной металлоконструкций.
Из металлоизделий, имеющих такую конструкцию, можно собрать:
- бескаркасные строительные объекты;
- основу для обшивки стен, фасадов и т. п.
Существует несколько специальных конструктивных приёмов, направленных на увеличение механической прочности каждой отдельной детали.
Способы увеличения механической прочности облегченных металлоконструкций
Существует несколько конструктивно-технологических приёмов (закладываются в конструкцию детали на стадии её разработки), предназначенных для увеличения механических жёсткости и прочности облегченной металлоконструкции:
- осуществляется продольное профилирование. Оно заключается в создании горизонтальных участков поверхности в направлении проката листа стали;
- гофрирование граней. Создаются гофры, рёбра которых препятствуют деформации детали в процессе эксплуатации;
- выштамповка. Методом штамповки создаются разнообразные объёмные пукли (выпуклые или утопленные), вырубленные рёбра жёсткости и т. п.
Источник: https://varimtut.ru/rebra-zhestkosti-na-listovom-metalle/
Источник