Расчет цилиндрических обечаек проводится по ГОСТ 14249—80,

СТ СЭВ 597—77.

Гладкие цилиндрические обечайки (см. рис. 6.1). Формулы расчета при­менимы при условии s—c/D С 0,1 для обечаек и труб при£> > 200 мм; s — dD <■ « 0,3 для труб при D •< 200 мы.

На обечайки могут действовать нагрузки от внутреннего или наружного давления и сосредоточенные (боковые, осевые).

6.2.1. Расчет обечаек, нагруженных внутренним избыточным давлением. Толщина стенки определяется по формулам:

PRD	(6.1)
2[а]фр~Рц
S > SR + с.	(6.2)

Допускаемое внутреннее избыточное давление определяется по формуле

[П]= 2Мфр(«-с) , (6.3)

т D + (s — с) к '

Производить расчет на прочность для условий испытания не требуется, если расчетное давление в условиях испытания будет меньше, чем расчетное давление в рабочих условиях, умноженное на 1,35 [aW[ab

6.2.2. Расчет обечаек, нагруженных нарузкным давлением. Толщина стенки приближенно определяется по формулам:

|/C, D.10-*; l. lp^Mjl;

s > SR - f - c.

Коэффициент Kt= f (Ki, Кг) определяется по рис. 6.3 в зависимости от значе­ний коэффициентов Кг и Ka­te _ ЯцРЯ. к __ 100 (s — c) . _ lR

Al 2,4* 10“*£ ’ Ла D ’ A* D '

Допускаемое наружное давление определяется по формуле

где допускаемое давление из условия прочности определяется по формуле

а допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости опре­деляется по формуле

<«>

где

Sl = mln{,.fc8.15-£-/^^Z}. (6.9,

Расчетная длина обечайки 1ц принимается в зависимости от ее конфигурации (см. рис. 6.1).

С помощью расчетной номограммы на рис. 6.3 можно определять $ц, [р ] и I без расчета по правилу, показанному на рис. 6.4, где приводится вариант 1 для определения sii из равенства Кг = f(Ki, Кг), вариант /7 — для [р из Ki — = / (Kt; Кг) и вариант III — для I из Кг = / (Кь Кг)-

Рис. 6.3. Номограмма определения толщины цилиндрических стальных обечаек, работающих под наружным давлением

Если на рис. 6.3 коэффициент Ki будет ле­жать ниже соответствующей штрихпунктирной линии, то значение [р можно определять по формуле

[р] = 2,4 . (6.10)

пи

Полученное значение толщины стенки по (6.4) и (6.5) должно быть проверено по формуле (6.6).

6.2.3. Расчет обечаек, нагруженных осевой растягивающей силой Р и внутренним избыточ­ным давлением рр. Толщина стенки опреде­ляется по формулам:

Р + 0,25яpRD* _

nD [а] фт

S » Sp - f с.

Допускаемая осевая растягивающая определяется по формуле

[Р] = я (D + s — с) (s — с) [а] фт.

6.2.4. Расчет обечаек, нагруженных внеш­ней осевой сжимающей силой. Приводимые ниже формулы расчета применимы при усло­вии, что tp/D >■ 1,0.

Допускаемая осевая сжимающая сила определяется по формуле

где допускаемая осевая сжимающая сила из условия прочности

[PJp = я (D + s — с) (s — с) [or], (6.15)

а допускаемая осевая сжимающая сила из условия устойчивости в пределах упругости определяется по формуле

[P1]£ = min{[P1]£l; [PjIe^, (6.16)

где допускаемая осевая сжимающая сила [Pi]£2 определяется из условия мест­ной устойчивости в пределах упругости по формуле

. (Є.,7,

а допускаемая осевая сжимающая сила [Рх]£2 — из условия общей устойчивости в пределах упругости по формуле

[Р1ІЕ, = я Ф+ £.-<?)(«-*)£_(" У. (6.18)

“ flu Мтр /

Гибкость Хпр определяется по формуле

^пр= 2,83/np/(D + s-c). (6.19)

Приведенная длина обечайки /Пр определяется по табл. 6.2.

При І/D < 10 формула (6.16) принимает вид

[Ріія = [Яж]£і.

Для рабочих условий (па = 2,4) допускаемую сжимающую силу можно опре­делять по формуле

[Pt] = я (D + s — с) (s — с) [о] min [фр ф2). (6.20)

Для рабочих условий (ли = 2,4) допускаемый изгибающий момент можно определять по формуле

[М ] = 0,250 (0 + s — с) (s — с) [а] ф3. (6.24)

Коэффициент Ф#=/[0/(s—с); fcr]/£] определяется по рис. 6.6.

6.2.6.

Расчет обечаек, нагруженных внешней поперечной силой. Допускае­мая поперечная сила определяется по формуле

где допускаемая поперечная сила из условия прочности

[0]р = О,25я0 (s — с) [о], (6.26)

а допускаемая поперечная сила из условия устойчивости в пределах упругости

[Ql£ = 2’4£^~С)!> [о,18 + 3,3 Р£~с) ]. (6.27)

6.2.7. Расчет обечаек, работающих под совместным действием наружного давления, внешней осевой сжимающей силы и внешнего изгибающего момента.

106

Рис. 6.5. График определения коэффициентов снижения допускаемых напряжений фх (а) и q>2 (б)

о •-J

Рис. 6.6. График определения коэффициента снижения допускае­мых напряжений

 

Обечайки, работающие под совместным действием нагрузок Рн.'^і. Ю и М, про­веряют на устойчивость по формуле

где [р] по п. 6.2.2, [Pi] — по п. 6.2.4, [Q] —по п.6.2.6 и [Л4] — по п. 6.2.5.

Цилиндрические обечайки, подкрепленные кольцами жесткости (см. рис. 6.2). Приводимые ниже формулы расчета применимы при выполнении следующих ограничений: отношение высоты сечения кольца жесткости к диаметру обечайки /гк/0<: 0,2; кольца жесткости расположены на обечайке равномерно. В случае неравномерного расположения колец жесткости значения Ь и в формулах расчета необходимо подставлять для того участка, на котором значения Ь и 1Х максимальные.

6.2.8. Расчет обечаек, нагруженных внутренним избыточным давлением. Кольца жесткости устанавливаются при условии, если коэффициент

PR(P + S-C)

4 2<рр [о] (s — с)

Если Kt < 0, то укрепления кольцами жесткости не требуется.

В диапазоне 0<( < 2—т-------- 1 расстояние между двумя смежными коль-

Фр

цами жесткости определяется по формуле

<6!,0)

Площадь поперечного сечения кольца

Если Кі >■ 2-Її—- 1, то толщину стенки обечайки необходимо увеличить

При определении площади поперечного сечения кольца жесткости FK необ­ходимо учитывать прибавку сг для компенсации коррозии.

Допускаемое внутреннее избыточное давление определяется из условия

fp] =min {[plj.; [pl2J. (6-33)

где допускаемое внутреннее избыточное давление, определяемое из условий прочности всей обечайки, рассчитывается по формуле

2 [п] фр (s — с) 2 — [о]кфк

___________________ [R_______

D+ (s — с)

Допускаемое внутреннее избыточное давление, определяемое из условий прочности обечайки между двумя соседними кольцами жесткости, определяется по формуле

6.2.9. Расчет обечаек, нагруженных наружным давлением. Допускаемое наружное давление определяется из условия

[Р — min ЦРІї! ІРІ2}

где допускаемое наружное давление, определяемое из условий устойчивости всей обечайки, рассчитывается по формуле

(6.39)

Здесь lp]iP соответствует [рІ!, определенной по формуле (6.34) при значениях Фр = 1,0 и фк = 1,0; допускаемое наружное давление из условий устойчивости в пределах упругости рассчитывается по формуле

r, le-lO-of D Г100АГ (s — с) 12 i/100/C(s — с)

[p]l£ = KB^—[—D-------- J V ---- D-- •

Коэффициент жесткости обечайки, подкрепленной кольцами жесткости,

(6.42)

Здесь эффективный момент инерции расчетного поперечного сечения кольца жесткости определяется по формуле

где эффективная длина стенки обечайки, учитываемая при определении эффектив­ного момента инерции, определяется из условия

/е = пцп {/2; [*„ + 1,1 Vd (s-c)]}.

ПО

Здесь bK — ширина поперечного сечения кольца жесткости в месте его приварки к обечайке; е — расстояние между центром тяжести поперечного сечения кольца жесткости и серединной поверхностью обечайки. Допускаемое наружное давле­ние, определяемое из условий устойчивости обечайки между кольцами жесткости [р]2. соответствует давлению [р] в формуле (6.6) при Ir= Ь в равенствах (6.8) и (6.9). Вместо [р]р по формуле (6.7) допускается принимать [р]3 по формуле

(6.34) при фт = 1,0.

После определения размеров кольца жесткости и обечайки по конструктив­ным соображениям необходимо произвести проверку в соответствии с условием (6.37).

Толщина стенки s или расстояние между кольцами жесткости I = Ь для заданного расчетного давления р определяется с помощью графиков рис. 6.3.

Расчетный эффективный момент инерции кольца жесткости рассчитывают по формуле

Jr = ^LKi, (6.45)

где Ir = шах {^; /2} (см. рис. 6.2); коэффициент Kb=f(L/D; Парр/Е; Dl (s — с)) определяется по графику рис. 6.7.

Профиль кольца жесткости выбирается из условия, что

1 > Jr, (6.46)

где J определяется по формуле (6.42).

Допускаемые нагрузки на обечайки с кольцами жесткости, работающими при воздействии на них осевых растягивающих или сжимающих сил, поперечных сил или изгибающего момента, рассчитываются, как и для гладких цилиндриче­ских обечаек, по формулам пп. 6.2.3—6.2.6 при Ir = Ь. При определении при­веденной расчетной длины /пр по табл. 6.2 вместо I следует принимать общую длину L обечайки.

6.2.9. Расчет обечаек с кольцами жесткости, нагруженными совместно действующими нагрузками рн, Ри Q и М. Расчет следует производить аналогично расчету по п. 6.2.7, при этом допускаемое наружное давление определяется по условию (6.37).

Формулы расчета, приведенные в пп. 6.2.2; 6.2.4—6.2.7 и 6.2.9, применимы при условии, что расчетные температуры не превышают значений, при которых возникает ползучесть материалов, т. е. при таких температурах, когда допу­скаемое напряжение определяется 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 и из аустенитной 525 °С.

Для обечаек, подкрепленных кольцами жесткости, дополнительно к ука­занным выше условиям применимости формул расчета должно также выпол­няться следующее ограничение:

рпр<1,35 (6-47)