- •1 Теоретична частина
- •Дозатори (живильники) сипучих матеріалів. Класифікація, конструкція і розрахунок дозаторів
- •Трубчасті пристрої для подачі і дозування сипучих матеріалів
- •1.1.2 Барабанні дозатори з лопастевою насадкою
- •1.1.3 Порційне дозування
- •Конструкційні матеріали на основі заліза (чавуни і сталі), їх основні фізичні і механічні характеристики. Маркування
- •Класифікація сталей
- •Маркування сталей
- •Кристалізатори, принципи роботи і конструкції
- •2 Практична частина
- •2.1.1 Додаткові данні, прийняті в розрахунках
- •2.1Розрахунок обичайки апарата
- •2.4 Розрахунок кришки
- •2.5 Розрахунок оболонки
- •2.6 Конструкція апарата
2 Практична частина
2.1 Вихідні дані
Розрахувати на міцність сталевий зварний апарат з оболонкою, який має конічне днище і випуклу кришку. Тиск в апараті – р = 0,2[МПа], температура t=120 [0С]; тиск в оболонці р0 =0,4 [МПа], температура t0 =150 [0С].
Розміри апарату: D=1600 мм, L=1550 мм, Нд= 1440 мм, L0=14000 мм, Н0= 1315 мм, D0=1700 мм,
Висота відбортування конічного днища = 50 мм.
Радіус округлення між циліндричним відбортуванням і конічною частиною днища r =200 мм.
Діаметр отвору для штуцера, розташованого у вершині конуса днища Dотв=100 мм.
Діаметр отвору у вершині конуса оболонки Dотв0=170 мм
Матеріал апарата – сталь ВСтЗ, кут при вершині конуса днища 2α=900; кришка сферична не відбортована (Нк=0,134D).
2.1.1 Додаткові данні, прийняті в розрахунках
Допустима напруга для сталі ВСт3:
при температурі 1200С [σ]130 =132 МПа [5, с.394];
при температурі 1500С [σ]150 =130,5 МПа [5, с.394].
Модуль пружності для вуглецевої сталі:
при температурі 1200С Е130 =1,89·105 МПа [5, с.395];
при температурі 1500С Е150 =1,86·105МПа [5, с.395].
Коефіцієнт запасу стійкості nс=2,4.
Приймаємо зварювання двобічне напівавтоматичне. При цьому коефіцієнт міцності зварного шва – φ = 0,9.
Приймаємо додачу на корозію с=2 мм.
2.1Розрахунок обичайки апарата
Товщина стінки обичайки, навантаженої внутрішнім надмірним тиском:
(1)
де s- товщина обичайки корпусу, мм;
р - тиск в апараті, МПа;
D – діаметр апарату, мм
φ - коефіцієнт міцності зварного шва;
с - додача на корозію, мм.
Товщина стінки обичайки, навантаженої зовнішнім надмірним тиском:
(2)
де роб - тиск в оболонці, МПа;
К2 – коефіцієнт.
Коефіцієнт К2 визначаємо за номограмою для розрахунку на стійкість циліндричних обичайок, що працюють під зовнішнім тиском К2=f(К1 ,К3).
(3)
де nс - коефіцієнт запасу стійкості;
Е - модуль пружності для вуглецевої сталі.
Розрахункова довжина (висота) обичайки
(4)
де L – довжина циліндричної обичайки;
Нд – довжина конічного днища;
hц - висота відбортування конічного днища.
Визначаємо коефіцієнт К3:
(5)
За номограмою [5, с.396] визначаємо коефіцієнт К2=0,4
Тоді
Приймаємо найбільшу стандартну товщину стінки S=10 мм.
Перевіряємо допустимий зовнішній тиск.
Допустимий тиск за умов міцності:
(6)
Допустимий тиск за умов стійкості:
(7)
де В1 – коефіцієнт.
(8)
Отже
Допустимий зовнішній тиск
(9)
роб=0,4>[р]=0,11, що не допустимо.
Отже, приймаємо s=12мм і виконуємо перевірку на допустимий зовнішній тиск.
Допустимий тиск за умов міцності:
Допустимий тиск за умов стійкості:
Допустимий зовнішній тиск
роб=0,4>[р]=0,2, що не допустимо.
Отже, приймаємо s=14мм і виконуємо перевірку на допустимий зовнішній тиск.
Допустимий тиск за умов міцності:
Допустимий тиск за умов стійкості:
Допустимий зовнішній тиск
роб=0,4>[р]=0,34, що не допустимо.
Отже, приймаємо s=16мм і виконуємо перевірку на допустимий зовнішній тиск.
Допустимий тиск за умов міцності:
Допустимий зовнішній тиск
Що допустимо оскільки роб=0,4<[р]=0,52.
2.3 Розрахунок днища апарата
Товщина стінки днища корпусу, навантаженої внутрішнім надмірним тиском:
(10)
де DK - розрахунковий діаметр конічного днища, DK=0,8·D;
D – діаметр відбортовки або основи конуса
α – половина кута при вершині конуса.
Приймаємо sK =4мм
Товщина стінки днища корпусу, навантаженої зовнішнім надмірним тиском:
(11)
де DЕ – еквівалентний діаметр
(12)
де DОТ –діаметр отвору для штуцера або патрубка.
Коефіцієнт К1=2,15. Визначаємо коефіцієнт К3:
(13)
де lЕ – ефективна довжина конічного днища.
(14)
За номограмою [5, с. 396] визначаємо коефіцієнт К2=0,5.
Приймаємо SK =8мм
Допустимий тиск за умов міцності:
(15)
Допустимий тиск за умов стійкості:
(16)
де В1 – коефіцієнт.
(17)
Отже
Допустимий зовнішній тиск
(18)
оскільки роб=0.4>[р]=0,13 ,що не допустимо.
Отже, приймаємо SK=10мм і виконуємо перевірку на допустимий зовнішній тиск.
Допустимий тиск за умов міцності:
Допустимий тиск за умов стійкості:
.
що допустимо, оскільки роб=0.4<[р]=0,51.