Черт. 12

Примечание. Чертеж не определяет конструкцию днища и приведен только для указания необходимых расчетных размеров.

3.2. Условия применения расчетных формул

3.2.1. Расчетные формулы применимы при выполнении условий:

для эллиптических днищ

0,002????0,100,

0,2????0,5;

для торосферических днищ

0,002????0,100.

Для торосферических днищ в зависимости от соотношения параметров R, d1, r1 приняты следующие типы днищ

тип A R??D1, r1 ?? 0,095 D1;

тип В R??0,9 D1, r1 ?? 0,170 D1;

тип С R??0,8 D1, r1 ?? 0,150 D1.

3.2.2. Расчетные формулы, приведенные в пп. 3.3.2 и 3.4.2, применимы при условии, если 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 допускается формулы применять при условии, что расчетная температура стенки днища из углеродистой стали не превышает 380°С, из низколегированной не превышает 420°С, а из аустенитной не превышает 525°С.

3.3. Эллиптические и полусферические днища

3.3.1. Эллиптические и полусферические днища, нагруженные внутренним избыточным давлением

3.3.1.1. Толщину стенки s1 следует рассчитывать по формулам

s1 ?? s1p+c,(52)

где .(53)

3.3.1.2. Допускаемое внутреннее избыточное давление [р] следует рассчитывать по формуле

[p] = .(54)

3.3.1.3. Радиус кривизны в вершине днища равен:

,(55)

где R = D - для эллиптических днищ с Н = 0,25 D;

R = 0,5 D - для полусферических днищ с Н = 0,5 D.

3.3.1.4. Если длина цилиндрической отбортованной части днища h1 > 0,8 - для эллиптического днища или h1 > 0,3 - для полусферического днища, то толщина днища должна быть не меньше толщины обечайки, рассчитанной в соответствии с п. 2.3.1 при ??р = 1.

3.3.1.5. Для днищ, изготовленных из одной заготовки, коэффициент ?? = 1. Для днищ, изготовленных из нескольких заготовок, коэффициент ?? следует определять в соответствии с приложением 5.

3.3.2. Эллиптические и полусферические днища, нагруженные наружным, давлением

3.3.2.1. Толщину стенки приближенно определяют по формулам (56), (57) с последующей проверкой по формуле (58)

s1 ?? s1p+c,(56)

где .(57)

Для предварительного расчета Кэ принимают равным 0,9 для эллиптических днищ и 1,0 - для полусферических днищ.

3.3.2.2. Допускаемое наружное давление [р] следует рассчитывать по формуле

,(58)

где допускаемое давление [р]п из условия прочности

[p] = ,(59)

а допускаемое давление [р]Е из условия устойчивости в пределах упругости

[р]Е = .(60)

3.3.2.3. Коэффициент Кэ следует определять в соответствие в черт. 13 или по формуле (61) в зависимости от отношений

и

,(61)

где .(62)

График для определения коэффициента Кэ

Черт. 13

3.4. Торосферические днища

3.4.1. Торосферические днища, нагруженные внутренним избыточным давлением

3.4.1.1. Толщину стенки в краевой зоне следует рассчитывать по формулам

s1 ?? s1p+c,(63)

где .(64)

Для сварных днищ следует дополнительно проверить толщину стенки в центральной зоне по формулам:

s1 ?? s1p+c,(65)

где .(66)

3.4.1.2. Допускаемое избыточное давление из условия прочности краевой зоны следует рассчитывать по формуле

.(67)

Для сварных днищ необходимо дополнительно проверить допускаемое избыточное давление из условия прочности центральной зоны по формуле

.(68)

За допускаемое давление принимается меньшее из давлений, определяемых по формулам (67), (68).

В случае сварки днищ из листов различной толщины в формулы (67), (68) следует подставлять соответствующие значения толщин стенок для краевой и центральной зон.

График для определения коэффициента ??1

Черт. 14

График для определения коэффициента ??2

Черт. 15

3.4.1.3. Коэффициент ??1 следует определять в соответствии с черт. 14, а коэффициент ??2 - в соответствия с черт. 15 или по формулам:

тип A ??2 = max ;

тип В ??2 = max ;(69)

тип С ??2 = max .

3.4.1.4. Для днищ, изготовленных из целой заготовки, коэффициент ?? = 1. Для днищ, изготовленных из нескольких частей, коэффициент ?? следует определять по табл. 2.

Таблица 2

Эскизы днищ

?? для формул (61), (65)

?? для формул (63), (66)

Для шва А

??А

1

Для шва В

1

??В

При <0,6

1

??В

При ??0,6

??А

1

Значения коэффициентов ??А и ??В следует определять в соответствии с приложением 5.

3.4.1.5. Если длина цилиндрической отбортованной части днища h1 ?? 0,8 , то толщина цилиндрической части днища должна быть не меньше толщины обечайки, рассчитанной в соответствии с п. 2.3.1 при ?? = 1.

3.4.2. Торосферические днища, нагруженные наружным давлением

3.4.2.1. Торосферические днища, нагруженные наружным давлением, следует рассчитывать в соответствии с п. 3.3.2 по формулам (58), (59) и (60) при Кэ = 1.

Кроме того, наружное давление не должно превышать допускаемое давление, определяемое по формуле (67).

4. РАСЧЕТ ПЛОСКИХ КРУГЛЫХ ДНИЩ И КРЫШЕК

4.1. Область применения расчетных формул

4.1.1. Формулы применимы для расчета плоских круглых днищ и крышек при условии:

.

4.1.2. Допускается проводить расчет при , но значение допускаемого давления, рассчитанного по формуле (75) или (84), следует умножить на поправочный коэффициент:

. (70)

Если при определения толщины днища по п. 4.2.1 или 4.3.1 в результате расчета окажется, что , то необходимо дополнительно определить допускаемое давление по п. 4.2.7 или 4.3.8 и умножить его на коэффициент Кр.

При Кр[р] < р толщину днища следует увеличить так, чтобы было выполнено условие

Кр[р] ?? р.

4.2. Расчет плоских круглых днищ и крышек

4.2.1. Толщину плоских круглых днищ и крышек сосудов и аппаратов, работающих под внутренним избыточным или наружным давлением, рассчитывают по формулам

s1 ?? s1p + c, (71)

где . (72)

4.2.2. Значение коэффициента К в зависимости от конструкции днищ и крышек определяют по табл. 3.

Таблица 3

Тип

Чертеж

Условия закрепления днищ и крышек

К

1

а ?? 1,7??s

Dp = D

0,53

2

а ?? 0,85??s

Dp = D

0,50

3

Dp = D

0,45

0,41

4

Dp = D

0,41

0,38

5

Dp = D

0,45

0,41

6

а > 0,85??s

Dp = D

0,50

7

Dp = D

0,41

0,38

8

Dp = D

0,41

0,38

9

max {s; 0,25??s1} ?? r ?? min{s1; 0,1D}

h1 ?? r

Dр = D - 2r

0,3

10

Dp = D

0,25??s1 ?? r ?? s1 - s2

30° ?? ?? ?? 90°

0,41

0,38

11

Dp = D3

0,40

12

Dp = Dс.п

0,11

4.2.3. Значение коэффициента ослабления Ко для днищ и крышек, имеющих одно отверстие, определяют по формуле

. (73)

4.2.4. Значение коэффициента ослабления (Ка) для днищ и крышек, имеющих несколько отверстий, определяют по формуле

. (74)

Коэффициент Ко определяют для наиболее ослабленного сечения. Максимальную сумму для длин хорд отверстий в наиболее ослабленном диаметральном сечении днища или крышки определяют согласно черт. 16 по формуле ??di = max {(d1 + d2); (b2 + b3)}.

Основные расчетные размеры отверстий указаны на черт. 16 и 17.

Черт. 16

Черт. 17

4.2.5. Значение коэффициента ослабления Ко для днищ и крышек без отверстий принимают равной 1,0.

4.2.6. Во всех случаях присоединения днища к обечайке минимальная толщина плоского круглого днища должна быть больше или равна толщине обечайки, рассчитанной в соответствии с п. 2.3.

4.2.7. Допускаемое давление на плоское днище или крышку определяют по формуле

. (75)

4.2.8. Толщину s2 для типов соединения 10, 11 и 12 (см. таблицу 3) определяют по формуле

(76)

4.3. Расчет плоских круглых крышек с дополнительным краевым моментом

4.3.1. Плоские круглые крышки с дополнительным краевым моментом (черт. 18) рассчитывают на внутреннее давление по формулам

s1 ?? s1p + c, (77)

где . (78)

4.3.2. Значение коэффициента К6 определяют по формуле

(79)

или по графику, приведенному на черт. 19 в зависимости от отношений D3/Dс.п и ??.

Черт. 18

Черт. 19

Значение ?? определяют по формуле

или . (80)

где FQ = 0,785 pD2с.п.

4.3.3. Значение коэффициента Ко определяют по п. 4.2.3 или 4.2.4, если ??di ?? 0,7Dp; при этом отверстия для болтов в расчет не принимают.

4.3.4. Для крышки, имеющей паз для перегородки (например, камер теплообменника) значение коэффициента К6 для определения толщины в месте паза (черт. 18б) рассчитывают с учетом усилия от сжатия прокладки в пазе по формуле

. (81)

4.3.5. Толщину плоской круглой крышки с дополнительным краевым моментом в месте уплотнения s2 (черт. 18а) определяют до формуле:

, (82)

где .

В формуле (82) индекс р указывает на то, что величина относится к рабочему состоянию или испытаниям, а индекс м - состояние монтажа.

4.3.6. Значение коэффициента К7 определяют по формуле

(83)

или согласно черт. 20 в зависимости от отношения диаметров.

4.3.7. Толщину края плоской круглой крышки с дополнительным краевым моментом вне зоны уплотнения s3 (черт. 18) определяют по формуле (82), при этом вместо Dc.п следует принять D2.

4.3.8. Допускаемое давление для плоской круглой крышки с дополнительным краевым моментом при поверочных расчетах определяют по формуле

. (84)

Черт. 20

5. РАСЧЕТ ОБЕЧАЕК КОНИЧЕСКИХ

5.1. Paсчетные схемы и расчетные параметры

5.1.1. На черт. 21-26 приведены расчетные схемы узлов конических обечаек.

5.1.2. Расчетные параметры

5.1.2.1. Расчетные длины переходных частей определяют по формулам

для конических обечаек (черт. 21а, 21б, 21в)

; ;

для конической обечайки (черт. 22а, 22б)

;

для конической обечайки (черт. 21г)

;

для цилиндрических обечаек (черт. 21б, 21в)

;

для тороидальных переходов (черт. 22а, 22б)

;;

для цилиндрической обечайки или штуцера (см. черт. 21г)

.

Соединение обечаек без тороидального перехода

а - соединение двух конических обечаек, б - соединение конической и цилиндрической обечаек, в - соединение конической и цилиндрической обечаек с укрепляющим кольцом, г - соединение конической обечайке с цилиндрической меньшего диаметра

Черт. 21

Соединение обечаек с тороидальным переходом

а - соединение двух конических обечаек, б - соединение конической и цилиндрической обечаек

Черт. 22

Основные размеры комического перехода

Черт. 23

Соединение кососимметричных обечаек

Черт. 24

Коническая обечайка: с кольцами жесткости

Черт. 25

Пологие конические днища

а - днище с тороидальным переходом, б - днище с укрепляющим кольцом, в - днище без тороидального перехода и укрепляющего кольца

Черт. 26

5.1.2.2. Расчетный диаметр гладкой конической обечайки определяют по формуле

для конической обечайки без тороидального перехода (черт. 21а, 21б, 21в)

Dк = D - 1,4а1sin??1;

для конической обечайки с тороидальным переходом (черт. 22а, 22б)

Dк = D - 2 [r (cos??2 - cos??1) + 0,7??1 sin??1];

для конических обечаек со ступенчатым изменением толщин стенки для второй и всех последующих частей за расчетный диаметр Dк данной части обечайки принимают внутренний диаметр большего основания.

5.1.2.3. Расчетный коэффициент прочности сварных швов переходов обечаек определяют по табл. 4.

Таблица 4

Вид соединений обечаек

Расчетный коэффициент прочности сварных швов

По пп. 5.3.3, 5.4.3

По пп. 5.3.4, 5.3.8

По пп. 5.3.5, 5.3.7, 5.3.9, 5.4.5

По пп. 5.3.6, 5.4.6

Внутреннее давление или растягивающая сила

??ap = ??a

??p = min{??p; }

Наружное давление или сжимающая сила

??p = min{??p; }

??p = min{??p; }

??ap = 1

??p = min{??p; }

Изгибающий момент

??p = min{??p; }

??p = min{??p; }

??ap = ??a

??p = min{??p; }

??p = min{??p; }

5.2. Область и условия применения расчетных формул

5.2.1. Расчетные формулы применимы при соотношении между толщиной стенки наружной обечайки и диаметром в пределах

.

Выполнение такого условия для пологого конического днища (??1 > 70°) не требуется.

5.2.2. Расчетные формулы, приведенные в пп. 5.3.2, 5.4.2 и 5.5.1, применимы при условии, что расчетные температуры не превышают значений, при которых должна учитываться ползучесть металлов, т. е. при температурах, когда допускаемое напряжение определяется только по пределу текучести или временному сопротивлению (пределу прочности). Если точных данных не имеется, то формулы применимы при условии, что расчетная температура стенки обечайки из углеродистой стали не превышает 380 °С, из низколегированной стали 480 °С и из аустенитной стали 525 °С.