Если условие прочности не выполняется, уменьшение на-
пряжений возможно:
путем установки подкрепляющих ребер в неперфорированной части трубной доски (черт. 4);
путем уменьшения расстояния от края опоры до оси первого ряда труб Iа, 1Ь;
путем увеличения толщины трубной доски зл.
В случае установки подкрепляющих ребер вдоль опорного края 26 максимальные изгибные напряжения в трубной доске определяются по формуле
а”* = аг’а(’,
д ид’
ь 1
где а = 12WZ
1 _1
^(2а —тЛр)
— коэффициент уменьшения изгибных напряжений.
Напряжения в трубной доске при установке анкерных стоек (см. черт. 2) определяются по фор-
от
мулам:
действия весовых нагрузок
_ 3lbOi
2^ ’
а — подкрепление трубной доски ребрами; б — расчетное сечение ребра
З
от
стоиками
действия разности температур между трубами и анкерными
° if =
Д, д/2
ст
где А 0,8 — коэффициент заделки, учитывает реальные условия закрепления трубной доски.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ ТРУБ
И АНКЕРНЫХ СТОЕК
Сжимающие усилия в наиболее нагруженных трубах определяются по формулам:
2л ( Ry
2Л / Ry
^4 •
Изгибающий момент в трубах:
Л4« = [(0,5 + КIа) R" + RR‘R!;;
И0’5+Klb]+ KlbR^ •
Максимальные напряжения в трубах:
/И"’6ра- ь
-a h 1 Iі
Проверка условий прочности и устойчивости труб и анкерных стоек производится согласно пп. 3.1, 3.4.
Повышение несущей способности труб в случае, если какое-либо условие прочности не выполняется, возможно при выполнении требований, изложенных в п. 5.9, а также за счет установки вдоль опорных краев труб со стенкой большей толщины (см. черт. 1).
В случае подкрепления опорных краев 2Ь ребрами жесткости расчет повторяется, начиная с расчета, представленного в п. 6.2. При К=У^-
Rs3,, I h„
D * = 11 — in —— I -I- tn —-—,
12(1 — M W2e/T 2a ’
где D* — эквивалентная цилиндрическая жесткость края трубной доски с ребрами.
В случае установки труб со стенкой большей толщины расчет повторяется, начиная с расчета, представленного в п. 6.3 при F'™ и W?1, определяемых для труб со стенкой большей ТОЛЩИНЫ.
Изгибающий момент в трубах и анкерных стойках от действия разности температур между ними определяется как
ДЛ 3gzktLElJ* .
т.ст 12 п*
где А = 0,8 — коэффициент заделки;
/* — при расчете труб 7Т; при расчете анкерных стоек 7СТ;
п* — при расчете труб nA; при расчете анкерных стоек /г*т-
Напряжения в трубах от действия разности температур между трубами и анкерными стойками вычисляются по формуле
Эти напряжения суммируются с напряжениями, представленными в п. 6.3.
Максимальные напряжения в анкерных стойках определяются по формуле
Л4ст ■ РСТ
ст ~ IFc-r Act ‘
Проверка условий прочности и устойчивости анкерных стоек производится согласно пи. 3.1, 3.2, 3.4.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ РЕБЕР ЖЕСТКОСТИ
Изгибающий момент в ребрах жесткости, подкрепляющих края 2Ь, определяется по черт. 5 и формуле
где /3 определяется по черт. 5
Черт. 5
Изгибные напряжения:
при установке ребер жесткости только на нижней трубной доске
_ Мр •
°р “ 1Гр ’
при установке ребер жесткости на верхней и нижней трубных досках
АД
ар~~
при установке балок ограниченной жесткости _ Мр
Проверка условия прочности производится согласно п. 3.1.
ВЫБОР ТОЛЩИНЫ ТРУБНЫХ ДОСОК И ПОДКРЕПЛЯЮЩИХ РЕБЕР
Толщины верхней и нижней трубных досок назначаются разработчиком ТВП с учетом обеспечения необходимой жесткости при транспортировке и выполнения требований ОСТ 24.030.45—74. Они должны быть не менее приведенных в табл. 2.
Таблица 2
Толщина трубной доски 5Д, ММ |
Масса секции 103, кг |
10 |
До 10 |
11—14 * |
Св. 10 до 20 |
15*—18* |
Св. 20 |
I * Допускается уменьшение толщины стенки трубной
I доски, если в расчете на прочность принятые значения
І будут обоснованы, а также будут осуществлены до-
. волнительные мероприятия по усилению трубной доски
путем установки щитов обшивки, анкерных стоек и других элементов.
І. Расчет щитов обшивки производится согласно спра-
Iі вечному приложению 4.
+ 8.2. Толщина промежуточных трубных досок назначается кон-
I структивно, но не менее 5 мм.
I 8.3. Толщина подкрепляющих ребер должна быть равной тол-
I щине соответствующих трубных досок. Высота ребер hp должна
} быть от 100 до 250 мм. Ребра следует разместить так, чтобы уча-
•I сток доски, подкрепляемой ребрами, включал не менее 3—4 рядов труб (см. черт. 4).
; Для случая опирания вдоль опорного края 2Ь количество ре-
[ бер т должно быть 1—2 шт.
ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ НА УСТАЛОСТЬ
Условные обозначения при расчете на малоцикловую усталость принимаются согласно рекомендуемому приложению 1 ОСТ 108.031.02—75.
Расчет на усталость производится с учетом всех режимов эксплуатации ТВП, характеризующихся минимальными /min и максимальными i!max температурами металла анкерных стоек и труб в начале и в конце цикла изменения температуры.
Примером циклического нагружения ТВП являются циклы типа пуск — останов, при которых нагрузка изменяется от нуля, а температура металла от /х.в°С до номинальной величины и обратно.
Местные температурные напряжения не учитываются; интенсивность напряжений определяется только по изгибной составляющей напряжения AS—<тизг. Однако понятие интенсивности напряжений сохраняется для более удобного применения ОСТ 108.031.02—75 при использовании для оценки долговечности трубной доски.
Размах интенсивностей напряжений вычисляется по формуле
4Z2
СТ
На основании найденной величины размаха интенсивностей напряжений AS производится оценка долговечности в соответствии с рекомендуемым приложением 1 ОСТ 108.031.02—75
.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
М
перфорированной части трубной доски
АКСИМАЛЬНЫЙ ПРОГИБ ПЕРФОРИРОВАННОЙ ЧАСТИМаксимальный прогиб вычисляется по формуле
(ца ( Ь
32ЬС~ J *а-- b
где коэффициент определяется по графику, изображенному на чертеже.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Рекомендуемое
СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ
Зависимость модуля упругости и коэффициента линейного расширения
от температуры для углеродистых сталей
Е^Ю'^МПа rx,1-10et1 / °С
20-100 20-200 20-300 20~000 20-500 Интервал і, °С
/ — модуль упругости; 2 — коэффициент линейного расширения
Значения Гт> ст; /т, ст; Ц7Т ст
Труба, анкерная |
Fi ст • 10~2, мм2 |
Л ст • Ю~4, мм4 |
1ГТст-10-3, мм3 |
стойка dHXsT, ст, мм |
|
|
|
30X1,5 |
1,34 |
1,36 |
0,91 |
30X1,6 |
1,43 |
1,44 |
0,96 |
30X3,0 |
2,54 |
2,34 |
1,56 |
40X1,5 |
1,81 |
3,36 |
1,68 |
40X1,6 |
1,93 |
3,56 |
1,78 |
40x2,0 |
2,39 |
. 4,31 |
2,16 |
40X3,0 |
3,49 |
6,00 |
3,00 |
40X5,0 |
5,50 |
8,57 |
4,29 |
51X1,5 |
2,33 |
, 7,14 |
2,80 |
60X5,0 |
8,64 |
32,80 |
11,00 |
60X6,0 |
10,20 |
37,50 |
12,50 |
70X5,0 |
10,21 |
54,20 |
15,50 |
70X6,0 |
12,06 |
62,20 |
17,80 |
76X5,0 |
11,15 |
70,50 |
18,60 |
76X6,0 |
13,20 |
81,30 |
21,40 |
89X5,0 |
13,20 |
116,60 |
26,20 |
89X6,0 |
15,60 |
135,20 |
30,30 |
102X6,0 |
18,10 |
208,90 |
40,90 |
108X10,0 |
30,80 |
372,70 |
69,20 |
114X10,0 |
37,70 |
445,00 |
78,10 |
133X10,0 |
38,60 |
734,30 |
110,90 |
ПРИЛОЖЕНИЕ З
Справочное
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ
Пример 1. Произвести расчет на прочность ТВП с двумя промежуточными досками. Нижняя трубная доска опирается по- двум сторонам.
Расчетные размеры нижней трубной доски секции в плане 2Ь — = 2470 мм, 2а=1560 мм.
Усилие, приложенное к трубной доске от массы секции с эоловыми отложениями 61=2,48-105 Н.
Усилие, приложенное к трубной доске от массы опирающихся на секцию конструкций с эоловыми отложениями G2 = 3,l • 105 Н.
Общее число труб в секции Мт = 2052 шт.
Число труб на краю стороны 2Ь пь = 31 шт.
Число труб на краю стороны 2а п“ = 29 шт.
Расстояние между верхней и нижней трубными досками Л = = 6600 мм.
Расстояние от опоры до оси крайнего ряда труб 1Ъ = 35 мм.
Толщина нижней трубной доски sn= 15 мм.
Наружный диаметр и толщина стенки труб rfHXsT = 40Xl,6 мм.
Площадь, момент инерции и момент сопротивления поперечного сечения трубы соответственно 7?т=1,93'101 мм2, Ут = 3,56-104 мм4,, Жг= 1,78-103 мм3 (см. справочное приложение 2).
Материал трубной доски — ВСтЗсп.
Материал труб — ВСт2,_
Расчетная температура металла труб и трубной доски /т, д = = 350°С. ■
Модуль упругости Е( = 1,86-105 МПа (см. рекомендуемое приложение 2).
Коэффициент Пуассона v = 0,3.
Порядок расчета представлен в табл. 1.
Таблица 1
И
Искомая величина
Расчет
сточникРаспределенная ре- 5.1 активная жесткость труб, Н/мм
Приведенная цилин- 5.2 др и ческа я жесткость
трубной доски, Н • мм
abL -
2,7-1,86-105-3,56-101-2052 ,пз
—’ ! = 5,7-10'’
1235-780-6600
= 1,86-105-153 = 5 7.107
12(1 — -Д) 12(1—О,З2
)
Продолжение табл. 1
Искомая величина |
Источник (номер пункта стандарта) |
Расчет |
|
|
|
Л. Параметр, 1/мм |
5.3 |
|
4. Распределенная реакция опоры в опасных точках, Н/мм |
5.6 |
nb G2 3,1-10 ’ fi9 „ ^2- 46 2-2170 -б2’8’ /2 = 1 при 7 = 0 |
5. Максимальные из- гибные напряжения, МПа |
5.7 |
b 6Z& , . 1 - д |
|
|
= 6'35;0 (50,0 + 62,8) = 105,3 1 0“ |
6. Проверка условия прочности |
3.1 |
а* < 1,3 [а<], 105,3 > (1,3-80,0 = 104,0), где [а*] = 80,0 при /д = 350°С; условие прочности не выполняется |
Для уменьшения напряжений в трубной доске установим на ниж-
ней трубной доске вдоль неопирающихся ее сторон подкрепляю-
щие ребра жесткости (sp=12 мм, hp = 250 мм).
7. Эффективный момент инерции подкрепляющих ребер, мм4 |
5.4 |
j _ _L Д- 2 + |
Г-^р + ^р Мр h 1 |
|
12 1 9 _ 1 Г 12-2503+ 123-250 2 L 12 ^5? (12 + 250)2^ = 5,9-107 |
|
|||
8. Параметр |
5.5 |
|
E‘JV 1,86-10+5,9-10- |
|
7 — |
Cat 5,7-10+7803 |
|
||
9. Коэффициент |
Черт. 3 |
f 0 61 пои 780 -0 39 |
||
/..-0,61 при а + ь ! 235 + 780 |
||||
10. Распределенная реакция опоры в опасных точках, Н/мм |
5.6 |
|
R‘ - 4Л Л(О + » ’ ')" " "I™ °-6' - *>■* - мХ °'61 = 3815 |
|