Обечайки с кольцами жесткости

В некоторых случаях, чтобы обеспечить устойчивость и одновременно увеличить прочность обечайки рациональнее не увеличивать толщину ее стенки, а просто подкрепить данный элемент кольцами жесткости. Это позволяет несколько снизить вес оборудования (аппарата) и, соответственно, уменьшить его стоимость.

Кольца жесткости изготавливают обычно из профильного проката (швеллер, прямоугольный профиль, уголок) в виде бандажей, которые затем устанавливают с наружной или внутренней стороны обечайки. Рациональнее всего устанавливать кольца с той стороны элемента, которая в меньшей степени будет подвергаться коррозийному износу. Кольца жесткости приваривают к одной из сторон обечайки, выполняя прерывистый шов с каждой стороны кольца так, чтобы в итоге общая длина каждого сварного шва составила не менее половины длины наружной окружности кольца.

Обечайки с кольцами жесткости, нагруженные внутренним избыточным давлением. Чтобы определить необходимость укрепления обечайки оборудования (аппарата) кольцами жесткости используют специальный коэффициент:

K₄ = {[p(D+s-c)] / [2[σ]φ_p(s-c)]} - 1

Если данный коэффициент K₄ меньше или равен нулю, то кольцами жесткости укреплять обечайку не требуется. В таком диапазоне, как 0 < K₄ < 2φ_T/φ_p - 1 расстояние между одним кольцом жесткости и другим определяют по следующей формуле:

b ≤ √D[s-c] · [2/K₄ - (φ_p/φ_T)(1 + 1/K₄)]

где площадь поперечного сечения кольца

A_k ≥ l₁(s-c) · ([σ]φ_p/[σ]_Kφ_K) · K₄

тут φ_K – допускаемое напряжение металла кольца жесткости, измеряется в МПа;
[σ]_K – коэффициент прочности сварного шва обечайки и кольца жесткости.

При вычислении площади поперечного сечения кольца жесткости A_k необходимо еще учесть прибавку c₁ для компенсации коррозии. Высоту кольца жесткости нужно выбирать с учетом обязательного выполнения следующего требования: h₂/D ≤ 0. Иногда кольца жесткости устанавливают на обечайки неравномерно. В таких случаях значения b и l₁ следует подставлять для участка, имеющего максимальное расстояние между соседними кольцами (если l₂ больше l₁, то в качестве расчетной длины нужно принимать l₂).

В тех случаях, когда K₄ > 2φ_T/φ_p, толщину стенки обечайки необходимо увеличить до такого размера, чтобы было выполнено следующее условие: 0 < K₄ < 2φ_T/φ_p - 1

Допускаемое внутреннее избыточное давление определяют из следующего условия:

[p] = min {[p]₁;[p]₂}

где допускаемое внутреннее давление из условий прочности всей обечайки:

[p]₁ = [2[σ]φ(s-c) + 2(A_k/l₁)[σ]_kφ_k] / [D + (s-c)]   (формула 7)

а допускаемое внутреннее избыточное давление, определяемое из условий прочности обечайки между двумя, расположенными по соседству, кольцами жесткости:

[p]₂ = {[2[σ]φ_T(s-c)] / [D + (s-c)]} · {[2 + λ_п²] / [1 + (φ_T/φ_p)λ_п²]}

Где λ_п² = b²/D(s-c)

Для повышения прочности всей обечайки рекомендуется увеличивать площадь поперечного сечения колец жесткости. А для повышения прочности обечайки между двумя кольцами необходимо уменьшить расстояние между этими кольцами.

Обечайки с кольцами жесткости, нагруженные наружным давлением. Для определения допускаемого наружного давление используют следующее условие:

[p] = min {[p]₁;[p]₂}

Расчет допускаемого наружного давления, которое определяется из условий устойчивости всей обечайки, выполняют по следующей зависимости:

[p]₁ = [p]_1p / √1 + ([p]_1p/[p]_1E)²

где [p]_1p – допускаемое наружное давление соответствует величине [p]₁, которую рассчитывают по формуле 7 при значениях коэффициентов φ_T и φ_p равных 1, а [p]_1E –допускаемое наружное давление, определяемое из условий устойчивости в пределах упругости, вычисляют, используя такую зависимость:

[p]_1E = [2.8·10^-5·E / k·B₂·n_y] · [D/l] · [100·(s-c)/D]^2.5

где B₂ = min {1.0; 9.45·D/l·√[D/(100·k·(s-c))]}

k – коэффициент жесткости обечайки, подкрепленной кольцами жесткости, рассчитывают по следующему уравнению:

k = √10,9I / l₁(s-c)²

где I – эффективный момент инерции расчетного поперечного сечения кольца жесткости, который равен

I = I_k + [l₁(s-c)³]/[10,9] + e²[A_kl_c(c-s)]/[A_k+l_c(c-s)]

где l_k – момент инерции кольца жесткости относительно центральной оси x – x, измеряется в м⁴;
e – расстояние между центром тяжести поперечного сечения кольца жесткости и поверхностью обечайки, что находится посередине, измеряется в м;
l = min{l; i+1,1√D(s-c)} – эффективная длина стенки обечайки, которая учитывается при определении эффективного момента инерции, измеряется в м;
i – ширина поперечного сечения кольца жесткости в месте его приварки к обечайке, измеряется в м.

Допускаемое наружное давление, которое определяют из условий устойчивости обечайки между двумя кольцами жесткости [p]₂, соответствует тому давлению [p], что определяется расчетной формулой при условии l = max {b; l₁ - i/2}

 

⇐ Предыдущая14151617181920212223Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: