Толщина стенки сосуда при давлении
Обновлено: 21.05.2018 11:30
Опубликовано: 28.03.2016 16:17
Калькулятор онлайн рассчитывает минимальную расчетную толщину стенки и исполнительную толщину стенки цилиндрической обечайки согласно ГОСТ-52857.2-2007 [1].
| Исходные данные: | ||
| Расчетное внутреннее давление p, МПа | ||
Расчетная температура стенки T, °С | ||
Внутренний диаметр обечайки D, мм | ||
| Тип материала | углеродистая сталь хромистая сталь сталь аустенитного класса сталь аустенито-ферритного класса алюминий и его сплавы медь и ее сплавы титан и его сплавы | |
| Марка материала | ||
| Прибавка для компенсации коррозии и эрозии c1, мм | ||
| Прибавка для компенсации минусового допуска c2, мм | ||
| Прибавка для компенсации утонения стенки при технологических операциях c3, мм | ||
| Коэффициент прочности продольного сварного шва φр | ||
| Определение вспомогательных переменных: | ||
| Допускаемое напряжение [σ], МПа | определение допускаемого напряжения – стандарное значение [σ] = – пользовательское значение | |
| Сумма прибавок к расчетной толщине, мм | идет расчет суммы прибавок к расчетной толщине | |
| Решение: | ||
| Расчетная толщина стенки, мм | идет определение расчетной толщины стенки обечайки | |
| Исполнительная толщина стенки, мм | идет расчет исполнительной толщины стенки обечайки | |
| Проверка условия применения расчетных формул | идет расчет числа для проверки условий применимости идет проверка условия применения расчетных формул | |
Помощь на развитие проекта premierdevelopment.ru
Send mail и мы будем знать, что движемся в правильном направлении.
Спасибо, что не прошели мимо!
I. Порядок действий при расчете минимальной толщины стенки обечайки:
- Для проведения расчета требуется ввести расчетное давление p, расчетную температуру T, внутренний диаметр D, соответствующие прибавки к толщине стенки c1, c2, c3 и коэффициент прочности продольного сварного шва, который как правило равен единице. Также необходимо выбрать марку материала, из которого будет изготовлена обечайка.
- По введенным данным программа автоматически вычисляет допускаемые напряжения для выбранного материала при расчетной температуре, согласно ГОСТ-52857.1-2007 или можно ввести свое значение. выбрав соответствующую опцию.
- В результате расчета программа в режиме онлайн выдает исполнительную и расчетную толщину стенки, а также проверяет условия применимости формул.
- На рисунке справа приведены необходимые размеры.
II. Примечание:
- Использование данного онлайн калькулятора позволяет рассчитать необходимую минимальную толщину стенки обечайки под действием внутреннего давления согласно ГОСТ-52857.2-2007 по известным величинам расчетного давления, расчетной температуры, внутреннего диаметра и марки материала.
- Допускаемые напряжения определены согласно ГОСТ-52857.1-2007.
Форум
Специалисты
О нас
Ссылка для цитирования в списке литературы: CAE-CUBE: [Электронный ресурс]. URL: https://premierdevelopment.ru/ (дата обращения ) | premierdevelopment.ru, все права защищены, 2015 - 2021 e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. |
Источник
Шаг 1: для начала расчета задайте давление
Расчетное давление р = МПа
Расчетная температура Т = ºС
Шаг 2: задайте диаметр и толщину обечайки
Внутренний диаметр обечайки D = мм
Толщина стенки обечайки s = мм
Шаг 3: выберите материал обечайки
Марка стали обечайки
Допускаемое напряжение [σ] = МПа
Шаг 4: уточните прибавки к толщине стенки
Прибавка на коррозию c1 = мм
Компенсация минусового допуска c2 = мм
Технологическая прибавка c3 = мм
Шаг 5: уточните коэффициент сварного соединения
Коэффициент запаса прочности обечайки
Толщина стенки:
Результаты расчета цилиндрической обечайки
Суммарная прибавка к толщине стенки обечайки:
c = c1 + c2 + c3 =
Расчетная толщина стенки обечайки:
sр = p * D / (2 * [σ] * φр – p) =
=
Расчетная толщина обечайки с учетом прибавок:
sр + c =
Допускаемое внутреннее избыточное давление:
[p] = 2* [σ] * φр * (s – c) / (D + (s – c) ) =
=
Расчет на прочность выполняется в режиме он-лайн с использованием технологий JavaScript.
Внимание!
Если расчет не проводится, значения допускаемых напряжений не вычисляются автоматически – попробуйте включить в браузере JavaScript. Инструкция здесь
При расчете обратите внимание на допускаемые напряжения сталей:
1. При расчетных температурах ниже 20°С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20°С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа в сторону меньшего значения.
3. Для стали марки 20 при Re20e20 / 220.
4. Для стали марки 10Г2 при Rр0,220р0,220 / 270.
5. Для стали марок 09Г2С, 16ГС классов прочности 265 и 296 по ГОСТ 19281 допускаемые напряжения независимо от толщины листа определяют для толщины свыше 32 мм.
6. При расчетных температурах ниже 200°С сталь марок 12МХ, 12ХМ, 15ХМ применять не рекомендуется.
7. Допускаемые напряжения для поковок из стали марки 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т умножают на 0,83 при темепературах до 550°С.
8. Допускаемые напряжения для сортового проката из стали марки 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т умножают на отношение Rр0,2 / 240 при темепературах до 550°С, где Rр0,2 – предел текучести материала сортового проката определен по ГОСТ 5949.
9. Допускаемые напряжения для поковок и сортового проката из стали марки 08Х18Н10Т умножают на 0,95 при темепературах до 550°С.
10. Допускаемые напряжения для поковок из стали марки 03Х17Н14М3 умножают на 0,9.
11. Допускаемые напряжения для поковок из стали марки 03Х18Н11 умножают на 0,9, для сортового проката допускаемые напряжения умножают на 0,8.
12. Допускаемые напряжения для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ умножают на 0,88.
13. Допускаемые напряжения для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ умножают на на отношение Rр0,2 / 250, где Rр0,2 – предел текучести материала поковок определен по ГОСТ 25054 (по согласованию).
Примечания:
1. Расчет толщины стенки обечайки проводится по методике ГОСТ-34233.2-2017.
2. Значения полей, выделенных цветом заполняются автоматически из внутренней базы данных, при желании можно вводить свои значения.
3. Допускаемые напряжения определены согласно ГОСТ-34233.1-2017.
ВАЖНО:
4. Используя данный сервис Вы подтверждаете, что используете программу на свой страх и риск исключительно в ознакомительных целей. Администрация ресурса ответственности за результаты расчета не несет. Назначение программы – предварительные расчеты для последующего самостоятельного расчета но действующим Нормам расчетов прочности.
Количество посетителей, выполняющих расчеты On-line:
Методика расчета по ГОСТ 34233.2-2017:
5.1 Расчетные схемы
5.1.1 Расчетные схемы цилиндрических обечаек приведены на рисунках 1 – 4.
Примечание. Рисунки 1 – 4 не определяют конструкцию и приведены только для указания расчетных размеров.
5.2 Условия применения расчетных формул
5.2.1 Расчетные формулы применимы при отношении толщины стенки к диаметру:
(s – c) / D ≤ 0.1 для обечаек и труб при D ≥ 200 мм;
(s – c) / D ≤ 0.3 для труб при D
5.3 Гладкие цилиндрические обечайки
5.3.1 Обечайки, нагруженные внутренним избыточным давлением
5.3.1.1 Толщину стенки вычисляют по формуле
s ≥ sp + c,
где расчетную толщину стенки вычисляют по формуле
5.3.1.2 Допускаемое внутреннее избыточное давление вычисляют по формуле
5.3.1.3 При изготовлении обечайки из листов разной толщины, соединенных продольными швами, расчет толщины обечайки проводят для каждого листа с учетом имеющихся в них ослаблений.
Возникли вопросы, пожелания? Оставьте свой отзыв!
https://www.stresscalc.ru/vessels/image_shell/3.gif (19.03.2020)
https://www.stresscalc.ru/vessels/image_shell/2.gif
Андрей (17.03.2020)
Очень удобно работать в приложении, хотелось бы увидеть у вас модуль, по расчету толстостенной трубы находящейся под внешним избыточным давлении! Благодарю вас и вашу команду за прекрасную программу!
сергей (27.01.2020)
спасибо программа класс
Алексей (10.01.2020)
Просто супер!!!
Сергей (28.11.2019)
спасибо программа класс
Александр (19.02.2019)
Посчитал камеру ошибок нет.Прекрасная программа.Спасибо Команде.
Лиля (18.01.2019)
Спасибо!!!
mexman Ibraqimov (12.01.2019)
Он-лайн калькулятор расчета на прочность толщину стенки t_omб=(γ_f ” n” P_n d_e)/(2(R+0.6γ_f P_n)) Спасибо!
Рамиль (09.01.2019)
Молодцы! Спасибо!
Admin (11.12.2018)
Расширение планируется
Денис (11.12.2018)
Давно пользуюсь stresscalc. Планируется расширение возможностей калькулятора таких как, расчет конических обечаек и обечаек под наружным давлением?
Александр (26.10.2018)
Супер!!! Респект и уважение команде программистов!!!
Алексей (17.09.2018)
Всё ок! когда будет расчёт по ГОСТ 34233.3-2017?
Наталья (10.08.2018)
Большое спасибо !!!
Алексей (27.02.2018)
ОГРОМНАЯ БЛАГОДАРНОСТЬ. ВЫ МЕНЯ СПАСЛИ.
Алексей (28.11.2017)
а есть расчёт отвода крутоизогнутого?
Дмитрий (19.10.2017)
все отлично, но нужно учитывать характер среды (взрывоопасная, пожаро- и тд) для расчета допускаемого напряжения. а тут такого нет
Сергей (28.03.2017)
Можете рассчитать толщину стенки обечайки нагружённой наружным давлением l =7500 D=1800 РN=2МПа сталь 09Г2С
Денис (09.03.2017)
Здравствуйте! Планируется создание расчёта конических обечаек на избыточное давление?
Михаил (15.02.2017)
очень хорошо
Admin (09.02.2017)
На вакуум пока только вручную по ГОСТ. Расчет обечаек на наружное давление находится в разработке
карен (09.02.2017)
все работает спасибо!!! хотелось уточнить как можно рассчитывать емкости на вакуум
Валерий (27.01.2017)
good
Двигатель ресурса:
ФОРУМ:
Актуальные темы:
Выборка тем:
Основные определения:
Источник
При транспортировке и хранении жидких сред, организации технологического процесса, использовании систем гидропривода, теплообмена и во многих других случаях неизбежно возникает необходимость работы технических объектов под действием гидростатического давления.
Комплексный расчет трубопроводов и их элементов на прочность выполняется в соответствии с ГОСТ 32388-2013, расчет сосудов и аппаратов по ГОСТ 34233.1-2017. Данные нормативные документы регламентируют, кроме всего прочего, номинальные допускаемые напряжения стенок трубопроводов и сосудов под давлением. Здесь же мы ограничимся онлайн расчетом напряженно-деформированного состояния самых общих задач – трубопровода, толстостенной и составной трубы, а так же тонкостенной осесимметричной оболочки.
Расчет прочности трубопровода
Прочностной расчет трубопровода – наиболее распространенная задача, и здесь, кроме определения напряжений и деформаций по заданной толщине стенки и давлению, рассчитывается толщина стенки трубы с учетом заданной скорости коррозии и допускаемого номинального напряжения. Скорость коррозии в целом зависит от проводимой среды и скорости потока, и рассчитывается по отраслевым стандартам.
В местах приварки плоских фланцев, приварной арматуры и других жестких элементов наблюдается краевой эффект – возникновение изгибных напряжений вследствие ограничения свободного расширения трубопровода под действием давления. В алгоритме реализована возможность учета краевого эффекта при расчете напряжений.
Исходные данные:
D – диаметр трубопровода, в миллиметрах;
t – толщина стенки трубы, в миллиметрах;
P – давление в трубопроводе, в паскалях;
E – модуль упругости материала, в паскалях;
ν – коэффициент Пуассона;
s – скорость коррозии, в миллиметрах / год;
[σ] – допускаемые номинальные напряжения, в мегапаскалях.
РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Внутренний диаметр трубопровода D, мм
Толщина стенки трубы t, мм
Давление в трубопроводе P, Па
Модуль упругости Е, Па
Коэффициент Пуассона ν
Учитывать краевой эффект
Эквивалентные напряжения стенки σ, МПа
Радиальные перемещения точек трубы Х, мм
Скорость коррозии стенки трубы S, мм/год
Срок службы трубопровода Т, лет
Номинальные напряжения [σ], МПа
Расчетная толщина стенки tрасч, мм
Эквивалентные напряжения:
σ = π×D/2t;
Радиальные перемещения точек трубы:
X = (D / 2E)×(P×D / 2t – (ν×P×D / 4t));
Расчетная толщина стенки:
tрасч = P×D / 2[σ] + T×S.
Расчет напряженно-деформированного состояния сферы
Выполнен расчет частного случая осесимметричной оболочки – сферы под внутренним давлением.
Исходные данные:
P – давление внутри сферы, в паскалях;
D – диаметр сферы, в миллиметрах;
t – толщина стенки, в миллиметрах;
E – модуль упругости материала, в паскалях;
ν – коэффициент Пуассона.
РАСЧЕТ СФЕРЫ ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ
Давление Р, Па
Внутренний диаметр сферы D, мм
Толщина стенки t, мм
Модуль упругости Е, Па
Коэффициент Пуассона ν
Эквивалентные напряжения σ, МПа
Радиальные перемещения стенки Х, мм
Эквивалентные напряжения:
σ = P×D/4t;
Радиальные перемещения стенки:
X = (D×σ / 2E)×(1 – ν).
Расчеты тонкостенных осесимметричных оболочек
В технике широко применяются такие конструкции, которые с точки зрения расчета на прочность и жесткость могут быть отнесены к тонкостенным осесимметричным оболочкам вращения. В основном это различного рода сосуды под давлением. Оболочки такого типа рассчитываются по безмоментной теории и в них рассматриваются только нормальные напряжения в меридианальном направлении (вдоль образующей) и в окружном направлении (перпендикулярном меридианальному). Ниже даны вычисления эквивалентных напряжений в заданной точке осесимметричных оболочек произвольной геометрии.
Исходные данные:
P – давление внутри оболочки, в паскалях;
r – внутренний радиус оболочки в исследуемой точке поверхности, в миллиметрах;
R – меридианальный радиус оболочки в исследуемой точке поверхности, в миллиметрах;
Н – расстояние по вертикали (вдоль оси оболочки) от центра радиуса R до исследуемой точки оболочки, в миллиметрах;
t – толщина стенки, в миллиметрах;
α – угол наклона образующей оболочки к оси (применяется только при прямолинейной образующей, в остальных случаях следует оставить поле пустым), в градусах;
РАСЧЕТ ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ОБОЛОЧКИ ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ
Давление Р, Па
Внутренний осевой радиус оболочки r, мм
Меридианальный радиус оболочки R, мм
Вертикальное расстояние от центра окружности
радиуса R до точки оболочки, Н, мм
Толщина стенки t, мм
Угол наклона α, град
Эквивалентные напряжения σ, МПа
Напряжения в меридианальном направлении:
σm = P×r / 2t×cosβ,
где β – угол между касательной к образующей оболочки и ее осью.
Напряжения в окружном направлении:
σt×sinβ / r + σm / R = 1 – уравнение Лапласа.
Расчет толстостенной трубы под внутренним и внешним давлением
В случае, если толщина стенки трубы превышает одну десятую среднего радиуса поперечного сечения, то труба считается толстостенной и расчет прочности не допускается проводить по методике расчета тонкостенных труб. Причиной этому является изменение окружных напряжений по толщине стенки трубы (в тонкостенных трубах оно принято постоянным), а так же то, что в наружных слоях стенки трубы радиальные напряжения сравнимы по значению с окружными напряжениями и их действием пренебрегать уже нельзя.
Ниже рассчитываются напряжения толстостенной трубы в радиальном, окружном и осевом направлении, а так же эквивалентные напряжения по III теории прочности в произвольно взятой точке.
Исходные данные:
R1 – внутренний радиус трубы, в миллиметрах;
R2 – внешний радиус трубы, в миллиметрах;
r – радиус исследуемой точки стенки трубы, в миллиметрах;
P1 – внутреннее давление, в паскалях;
P2 – внешнее давление, в паскалях;
F – нагрузка в осевом направлении, в ньютонах;
E – модуль упругости, в паскалях;
ν – коэффициент Пуассона.
РАСЧЕТ ТОЛСТОСТЕННОЙ ТРУБЫ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Внутренний радиус R1, мм
Внешний радиус R2, мм
Радиус точки r, мм
Внутреннее давление Р1, Па
Внешнее давление Р2, Па
Сила в осевом направлении F, H
Модуль упругости Е, Па
Коэффициент Пуассона ν
Напряжения в радиальном направлении σr, МПа
Напряжения в окружном направлении σt, МПа
Напряжения в осевом направлении σz, МПа
Эквивалентные напряжения в точке σэкв, МПа
Радиальные перемещения стенки Х, мм
Напряжения в радиальном направлении:
σr = ((P1×R12 – P2×R22) / (R22 – R12)) – ((P1 – P2)×R12×R22 / (R22 – R12))×(1/r 2);
Напряжения в окружном направлении:
σt = ((P1×R12 – P2×R22) / (R22 – R12)) + ((P1 – P2)×R12×R22 / (R22 – R12))×(1/r 2);
Напряжения в осевом направлении:
σz = F/(π×(R22 – R12)).
Расчет составной трубы
Минимально возможные максимальные напряжения в трубе, нагруженной внутренним давлением не могут быть меньше удвоенного значения давления нагрузки вне зависимости от толщины стенки трубы. В случае, если номинальные допустимые напряжения лежат ниже этого значения, могут быть применены составные трубы. В этом случае внешняя труба устанавливается на внутреннюю с натягом, тем самым разгружая ее внутренние слои и сама воспринимает часть приложенной нагрузки.
Ниже выполнен расчет натяга из условий равнопрочности внутренней и внешней трубы, расчет оптимального диаметра сопряжения, обеспечивающего минимальные напряжения, а так же расчет контактного давления между смежными стенками трубы. По результатам данного расчета можно вычислить напряжения в произвольной точке составной трубы, воспользовавшись выше приведенным расчетом толстостенных труб.
Исходные данные:
D1 – внутренний диаметр трубы, в миллиметрах;
D2 – номинальный смежный диаметр трубы, в миллиметрах;
D3 – внешний диаметр трубы, в миллиметрах;
Δ – натяг составной трубы, в миллиметрах;
P – внутреннее давление в трубе, в паскалях;
E – модуль упругости, в паскалях;
РАСЧЕТ СОСТАВНОЙ ТРУБЫ
Диаметр D1, мм
Номинальный диаметр D2, мм
Диаметр D3, мм
Натяг Δ, мм
Давление в трубопроводе Р, Па
Модуль упругости Е, Па
Контактное давление, МПа
Натяг из условия равнопрочности Δ0, мм
Диаметр сопряжения
из условия минимальных напряжений D0, мм
©ООО”Кайтек”, 2020. Любое использование либо копирование материалов или подборки материалов сайта, может осуществляться лишь с разрешения автора (правообладателя) и только при наличии ссылки на сайт www.caetec.ru
Источник
Версия для печати
2.1. Расчетные схемы
2.1.1. Расчетные схемы цилиндрических обечаек приведены на черт. 1-4.
2.2. Условия применения расчетных формул
2.2.1. Расчетные формулы применимы при отношении толщины стенки к диаметру
Чертеж 1. Гладкие цилиндрические обечайки
а – обечайка с фланцем или с плоским днищем, б – обечайка с жесткими перегородками
Чертеж 2. Гладкие обечайки с выпуклыми или коническими днищами
а – обечайка с отбортованными днищами, б – обечайка с неотбортованными днищами
Чертеж 3. Гладкие обечайки с рубашкой
Чертеж 4. Цилиндрическая обечайка, подкрепленная кольцами жесткости
Примечание. Черт. 1-4 не определяют, конструкцию и приведены только для указания расчетных размеров.
2.2.2. Расчетные формулы, приведенные в пп. 2.3.2; 2.3.4 – 2.3.7 и 2.4.2 следует применять при условии, что расчетные температуры не превышают значений, при которых учитывается ползучесть материалов, т.е. при таких температурах, когда допускаемое напряжение определяют только по пределу текучести или временному сопротивлению (пределу прочности). Если нет точных данных, то формулы допускается применять при условии, что расчетная температура стенки обечайки из углеродистой стали не превышает 380 °С, из низколегированной 420 °С, а из аустенитной 525 °С.
2.2.3. Для обечаек, подкрепленных кольцами жесткости, дополнительно к требованиям пп. 2.2.1 и 2.2.2 должны выполняться следующие ограничения:
- отношение высоты сечения кольца жесткости к диаметру
расчетные формулы следует применять при условии равномерного расположения колец жесткости;
- в тех случаях, когда кольца жесткости установлены неравномерно, значения b и l1 необходимо подставлять для того участка, на котором расстояние между двумя соседними кольцами жесткости максимальное;
если l2 > l1, то в качестве расчетной длины l принимается l2.
2.2.4. Расчетные формулы для обечаек, работающих под действием осевого сжимающего усилия, приведенные в п. 2.3.4, применимы при следующем условии:
Для обечаек, у которых , при отсутствии более точных расчетов, допускается пользоваться формулой (22).
2.3. Гладкие цилиндрические обечайки
2.3.1. Обечайки, нагруженные внутренним избыточным давлением
2.3.1.1. Толщину стенки следует рассчитывать по формуле
s ≥ sp + c, (8)
где (9)
2.3.1.2. Допускаемое внутреннее избыточное давление следует рассчитывать по формуле
(10)
2.3.1.3. При изготовлении обечайки из листов разной толщины, соединенных продольными швами, расчет толщины обечайки проводят для каждого листа с учетом имеющихся в них ослаблений.
2.3.2. Обечайки, нагруженные наружным давлением
2.3.2.1. Толщина стенки
Толщину стенки приближенно определяют по формулам (11) и (12) с последующей проверкой по формуле (13)
s ≥ sp + c, (11)
где (12)
Коэффициент К2 следует определять по номограмме, приведенной на черт. 5. Примеры использования номограммы для расчета приведены на черт. 6.
Чертеж 5. Номограмма для расчета на устойчивость в пределах упругости цилиндрических обечаек, работающих под наружным давлением
Чертеж 6. Примеры использования номограммы (см. черт. 5)
I – определение расчетной толщины стенки;
II – определение допускаемого наружного давления; III – определение допускаемой расчетной длины; m – начало отсчета; n – промежуточные точки; ´ – конечный результат
2.3.2.2. Допускаемое наружное давление следует определять по формуле
.(13)
где допускаемое давление из условия прочности определяют по формуле
[p]п = .(14)
а допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости определяют по формуле
,(15)
где (16)
При определении расчетной длины обечайки l или L длину примыкающего элемента l3 следует определять по формулам
– для выпуклых днищ,
– для конических обечаек (днищ) без отбортовки, но не более длины конического элемента;
– для конических обечаек (днищ) с отбортовкой, но не более длины конического элемента.
Коэффициент K1 определяют по номограмме, приведенной на черт. 5.
Если полученное значение коэффициента K1 лежит ниже соответствующей штрихпунктирной линии (см. черт. 5), то величину [р] в предварительном расчете допускается определять по формуле
.(17)
2.3.3. Обечайки, нагруженные осевым растягивающем усилием
2.3.3.1. Толщину стенки следует рассчитывать по формуле
s≥sp + c,(18)
где .(19)
2.3.3.2. Допускаемое осевое растягивающее усилие следует рассчитывать по формуле
[F] = p(D + s – c)(s – c)[s]φт. (20)
2.3.4. Обечайки, нагруженные осевым сжимающим усилием
2.3.4.1. Допускаемое осевое сжимающее усилие следует рассчитывать по формуле
,(21)
где допускаемое осевое сжимающее усилие [F]п из условия прочности
[F]п = p(D + s – c)(s – c)[s], (22)
а допускаемое осевое сжимающее усилие в пределах упругости [F]Е из условия устойчивости
[F]Е = min {[F]Е1; [F]Е2}. (23)
В формуле (23) допускаемое осевое сжимающее усилие [F]Е1, определяют из условия местной устойчивости в пределах упругости по формуле
(24)
а допускаемое осевое сжимающее усилие [F]Е2 – из условия общей устойчивости d пределах упругости по формуле
(25)
Гибкость l, определяют по формуле
.(26)
Приведенную расчетную длину lпр принимают по черт. 7
Примечание. В случае, если < 10, формула (23) принимает вид
[F]Е = [F]Е1.
Приведенная расчетная длина lпр
Расчетная схема | f/l | lпр |
|---|---|---|
– | l | |
– | 2l | |
– | 0,7l | |
– | 0,5l | |
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 | 2,00l 1,73l 1,47l 1,23l 1,06l 1,00l | |
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 | 2,00l 1,70l 1,40l 1,11l 0,85l 0,70l |
2.3.4.2. Для рабочих условий (пу = 2,4) допускаемое сжимающее усилие можно определять по формуле
[F] = .(27)
Коэффициенты φ1 и φ2 следует определять по черт. 8 и 9.
2.3.5. Обечайки, нагруженные изгибающим моментом
2.3.5.1. Допускаемый изгибающий момент следует рассчитывать по формуле
,(28)
где допускаемый изгибающий момент [М]п из условия прочности рассчитывают по формуле
[М]п = П/4 D(D+s – c)(s – c)[s] D/4 [F]п,(29)
а допускаемый изгибающий момент [М]Е из условия устойчивости в пределах упругости – по формуле
(30)
2.3.5.2. Для рабочих условий (пу = 2,4) допускаемый изгибающий момент можно определять по формуле
[М] = П/4 D (D+s – c)(s – c)[s]φ3.(31)
Коэффициент φ3 следует определять по черт. 10.
2.3.6. Обечайки, нагруженные поперечными усилиями
Допускаемое поперечное усилие [Q] следует рассчитывать по формуле
,(32)
где допускаемое поперечное усилие [Q]п из условия прочности
[Q]п = 0,25 pD (s – c), (33)
а допускаемое поперечное усилие [Q]E из условия устойчивости в пределах упругости
(34)
Черт. 8. График для определения коэффициента j1
Черт. 9. График для определения коэффициента j2
Черт. 10. График для определения коэффициента j3
2.3.7. Обечайки, работающие под совместным действием наружного давления, осевого сжимающего усилия, изгибающего момента и поперечного усилия
Обечайки, работающие под совместным действием нагрузки, проверяют на устойчивость по формуле
+++ £ 1,0, (35)
где [р] – допускаемое наружное давление по п. 2.3.2;
[F] – допускаемое осевое сжимающее усилие по п. 2.3.4;
[М] – допускаемый изгибающий момент по п. 2.3.5;
[Q] – допускаемое поперечное усилие по п. 2.3.6
2.4. Цилиндрические обечайки, подкрепленные кольцами жесткости
2.4.1. Обечайки с кольцами жесткости, нагруженные внутренним избыточным давлением
2.4.1.1. Определение размеров колец жесткости при внутреннем давлении.
Для заданных расчетного давления р и толщины стенки s коэффициент К4 следует рассчитывать по формуле
.(36)
Если К4 ≤ 0, то укрепление кольцами жесткости не требуется. В диапазоне расстояние между двумя кольцами жесткости следует рассчитывать по формуле
,(37)
площадь поперечного сечения кольца
(38)
Если , то толщину стенки необходимо увеличить до такого размера, чтобы выполнялось следующее условие
.
Примечание. При определении площади поперечного сечения кольца жесткости Ак следует учитывать прибавку с1 для компенсации коррозии.
2.4.1.2. Допускаемое внутреннее избыточное давление следует определять из условия
[р] = min {[р]1; [р]2}.(39)
Допускаемое внутреннее избыточное давление [р]1, определяемое из условий прочности всей обечайки, следует рассчитывать по формуле
.(40)
Допускаемое внутреннее избыточное давление [р]2, определяемое из условий прочности обечайки между двумя соседними кольцами жесткости, следует рассчитывать по формуле
.(41)
где .(42)
2.4.2. Обечайки с кольцами жесткости, нагруженные наружным давлением
2.4.2.1. Расчетные параметры подкрепленной обечайки:
- эффективную длину стенки lе обечайки, учитываемую при определении эффективного момента инерции, следует определять из условия
lе = min{l1; t + 1,1 }; (43)
- эффективный момент инерции I расчетного поперечного сечения кольца жесткости следует определять по формуле
;(44)
коэффициент жесткости обечайки k, подкрепленной кольцами жесткости
.(45)
Примечание. При определении момента инерции кольца жесткости следует учитывать прибавку с1 для компенсации коррозии.
2.4.2.2. Допускаемое наружное давление следует определять из условия
[р] = min {[р]1; [р]2}. (46)
2.4.2.2.1. Допускаемое наружное давление [р]1, определяемое исходя из условий устойчивости всей обечайки, следует рассчитывать по формуле
,(47)
Допускаемое наружное давление [р]1п должно соответствовать величине [р]1, определенной по формуле (40) при значениях коэффициентов jр = 1,0 и jт = 1,0.
Допускаемое наружное давление [р]1Е из условий устойчивости в пределах упругости следует рассчитывать по формуле
(48)
где
(49)
2.4.2.2.2. Допускаемое наружное давление [р]2, определяемое исходя из условий устойчивости обечайки между кольцами жесткости. Допускаемое наружное давление [р]2 при значении длины l = должно соответствовать давлению [р] (см. п. 2.3.2.2). Вместо [р]п, определенного по формуле (14), допускается принимать [р]2 по формуле (41) при значении коэффициента jт =1,0.
2.4.2.3. Определение размеров колец жесткости при наружном давлении.
После определения размеров кольца и обечайки по конструктивным соображениям следует провести проверку в соответствии с п. 2.4.2.2.
Толщину стенки s или расстояние b между кольцами жесткости для заданного расчетного давления р следует определять с помощью номограмм (см. черт. 5 и 6). При пользовании номограммой, приведенной на черт. 5, следует принимать l = b. Расчетный эффективный момент инерции кольца жесткости рассчитывают по формуле
.(50)
Коэффициент К5 следует определять по черт. 11.
Черт. 11. График для определения коэффициента К5
После определения расчетного эффективного момента инерции методом последовательных приближений следует выбирать профиль кольца жесткости с моментом инерции Iк, обеспечивающим выполнение требования условия
I ≥ Iр, (51)
где I – эффективный момент инерции расчетного поперечного сечения кольца жесткости, определенный по формуле (44).
2.4.3. Обечайки с кольцами жесткости, нагруженные осевым растягивающим или сжимающим усилием, изгибающим моментом или поперечным усилием
Допускаемые нагрузки следует рассчитывать по расчетным формулам пп. 2.3.3-2.3.6 при l = b. При определении приведенной расчетной длины lпр по черт. 7 вместо l следует принимать общую длину L.
2.4.4. Обечайки с кольцами жесткости, нагруженные совместно действующими нагрузками
Расчет следует проводить аналогично расчету по п. 2.3.7, при этом допускаемое наружное давление следует определять по п. 2.4.2.2.
<< назад / к содержанию ГОСТ 14249-89 / вперед >>
Источник