Расчет днищ и крышек выполняется по ГОСТ 14249—80, СТ СЭВ 1039—78, СТ СЭВ 1048—78, СТ СЭВ 1041—78, РТМ 26-01-56—73.

Днища эллиптические отбортованные (см. рис. 7.1, а) и полусферические от­бортованные (см. рис. 7.1, б). Формулы расчета применимы при условии 0,002 < < (5д — c)/D <0,1; 0,2 < Яд/D <0,5.

7-2.1. Расчет днищ, нагруженных внутренним избыточным давлением. Толщина стенки днища определяется по формулам:

R~ 2ф[о]-0,5рд * ( Л)

*д = «Я + с.

Радиус кривизны в вершине днища равен

R = ДЗ/4Яд,

где R = D — для эллиптических днищ с Яд = 0,25D; R = 0,5D — для полу­сферических днищ с Яд = 0.5D. -

Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитывается по формуле

2(8д —с)ф[о]

lP1 R + 0,5 (sa — с)

Если длина цилиндрической отбортованной части днища Лц > 0,81D (sn — с) — для эллиптического днища или кц > 0,3'/D (sA — с) — для полусферического днища, то толщина днища должна быть не менее толщины стенки сопрягаемой с ним обечайки, рассчитанной по формулам (6.1) и (6.2) при <рр = 1.

Для днищ, изготовленных из нескольких заготовок, коэффициент ф следует определять в соответствии с табл. 1.8.

7.2.2. Расчет днищ, нагруженных давлением. Толщина стенки днища при­ближенно определяется по формулам:

(7.5)

Для предварительного расчета коэффициент приведения радиуса кривизны эллиптического днища Кэ принимается равным 0,9 для эллиптических днищ и 1,0 для полусферических днищ.

Полученные значения по формулам (7.4) и (7.5) должны быть проверены по формуле (6.6) расчета допускаемого наружного давления.

В формуле (6.6) допускаемое давление из условия прочности

а допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости J? f

К3 = f ф/(5д — с); Яд/D) определяется по рис. 7.11 или

1 + (2,4 + вх) х 8 1 + (3,0 + 10*) * ’

Конические обечайки, днипСа и переходы

7.2.3. Расчетные схемы и расчетные параметры. Расчетные схемы кониче­ских обечаек, днищ и переходов приведены на рис. 7.1, в, д, е, рис. 7.2, а и б и рис. 7.3.

Расчетные длины переходных частей и расчетные диаметры определяются по формулам, приведенным в табл. 7.12.

Расчетные значения коэффициентов прочности сварных швов переходов обе­чаек следует определять по табл. 7.13.

7.2.4. Условия применения формул расчета. Для конических обечаек и днищ с углом а < 60° формулы расчета применимы при соблюдении условия

0,001 « sic°sai, с 0.05,

Расчетные параметры конических днищ, обечаек и переходов
(рис. 7.3)

Таблица 7.12 Рис. 7.3 Расчетная длина Расчетный диаметр DK at а2 а 0,5 VD (sr — с) D — 2 [/?б (cos а2 — — cos aj) + + 0,7ах sin GCJ б; в 0,7 VD (s2 - с) D — 1,4a! sin г 0,7 і/ —(sx - с) У COSGCi 0,5 і/ 7^7T<st-c) 7 COS 0&2 D —2 [#б (cosa2 — — cos ax) -|- -)- 0,7ах sin aj] д 0,7 У —— (s, - с) V cos а2 D —- 1,4a! sin c*i е У —— (Si — с) У COS Об! 1 1,25 V D (Sa-с) — Примечание. При ступенчатом изменении по оси конуса толщин стенок конических обечаек для второй н последующих частей за расчетный диа­метр DK данной части обечайки принимается внутренний диаметр большего ос­нования.

Расчетные значения коэффициентов прочности сварных швов
переходов обечаек

Виды соединений обечаек	Виды нагрузок
Внутреннее давле­ние или растяги­вающая сила	Наружное давление нлн сжимающая сила	Изгибающий момент
Расчетные формулы для определения фд
Без тороидаль­ного перехода и с тороидальным переходом (рис. 7.3, а, б, г, (3)	Ф*=К<Рг	Ф# = тіп [Фр;	Ф^ = min [фр; V фт ]
Коническая и цилиндрическая обечайки с укреп­ляющим кольцом (рис. 7.3, в)	ф* = Кф7; Vfk= 1	Я>К = min [фр; фт ]» ФрЯ = Фр	ф* = min [ф„; ^"ф7]; Фр« = Фр
Внутренний ци­линдрический корпус или шту­цер с конической обечайкой (рис. 7.3, е)	<p/? = min [фр; V Фт]		Ф* = тіп [фр; V фТ]

а с углом > 60° — без ограничений; для гладких конических обечаек и днищ, нагруженных наружным давлением или осевой сжимающей силой или внешним изгибающим моментом, расчетные температуры не превышают значений, при которых возникает ползучесть металла, т. е. при температурах, когда допу­скаемые напряжения определяются только по стт или ав.

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; если расстояние между двумя соседними узлами обечаек не менее суммы соответству­ющих расчетных длин обечаек (aL + а2) или если расстояние от узлов до опорных элементов аппарата (за исключением юбочных опор и опорных колец) не менее удвоенной расчетной длины обечайки по табл. 7.12; если в области расчетной длины цилиндрических и конических обечаек а1 и аг отсутствуют отверстия диа­метром более 3s. В технически обоснованных случаях допустимо расположение отверстий в зоне расчетной длины при наличии дополнительного расчета:

если исполнительные (принятые) длины переходных частей обечаек не ме­нее расчетных длин ах и а2;

если для конических и цилиндрических обечаек без тороидального перехода угловой шов выполнен с двусторонним сплошным проваром;

если исполнительная толщина стенки конического элемента в местй соеди­нения двух обечаек s, Sx или s2 будет принята не менее толщины sK, определяе­мой из расчета на прочность гладкой конической обечайки, нагруженной в за­висимости от условий работы внутренним избыточным или наружным давлением, осевой растягивающей или сжимающей силой, внешним изгибающим моментом;

/

если исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки вместе соеди­нения двух обечаек будет принята не менее минимальной толщины стенки, опре­деляемой расчетом на прочность по п. 6.2 (см. гл. 6).

Расчет толщины стенок переходной части обечаек следует определять чис­ленно методом последовательных приближений на - основании предварительного подбора и последующей проверки отношений

1)/(«2 — с) и (sx — c)/(s2 — с).

В приводимых ниже расчетных формулах за допускаемое давление, осевую силу и изгибающий момент для конической обечайки принимается меньшее зна­чение, полученное из условия прочности гладкой конической обечайки и условия прочности переходной части.

Формулы неприменимы для расчета конических переходов в местах крепле­ния рубашки к корпусу аппарата.

7.2.5.

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

SK ^ snR “Н с-

Допускаемое внутреннее избыточное давление определяется по формуле

2 [а] фр (Зк с)

+ Ы - с) cos а, '

где DK принимается по табл. 7.12.

Коэффициент определяется по формулам табл. 7.13 для соответствующего вида нагрузки.

7.2.6. Расчет гладких конических обечаек, нагруженных наружным давле­нием. Формулы расчета применимы при условии ах « 75 °С.

Толщина стенки приближенно определяется по формулам (6.4) и (6.5) с по­следующей проверкой по формуле (6.6).

При этом допускаемое наружное давление из условия прочности рассчиты­вается по формуле

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

Эффективный диаметр конической обечайки (см. рис. 7.2, а и б) определяется по формуле

(7.15)

Коэффициент

и эффективная длина конической обечайки (см. рис. 7.2, а и б) определяется по формуле

Р-Ро

2 sin а,2

7.2.7.

Расчет конической и цилиндрической части или двух конических ча­стей, соединенных между собой без тороидального перехода (рис. 7.3, б и д), нагруженных внутренним избыточным или наружным давлением. Формулы расчета применимы при условиях аг < 60°; 0 < а2 < о^; (sx — с) > (s2 — с). Толщина стенки определяется по формулам:

К = [о]1/[<г]2

и сря определяется по формулам табл. 7.13 для соответствующего вида нагрузки.

, Толщина стенки второго элемента перехода определяется из отношения (Sx — c)/(s2 — с) по условию

Допускаемое внутреннее избыточное или наружное давление рассчитывается по формуле

(7.23)

cos а2

где Рх определяется по (7.20).

Для соединения конической и цилиндрической обечаек (см. рис. 7.3, б) cosa2= 1(а2=0), при определении значения коэффициента Рх коэффициент Р рассчитывается по формуле (7.21) и в формулах (7.18) и (7.23) в качестве допускаемого напряжения [ст]2 принимается минимальное значение из допуска­емых напряжений обеих обечаек перехода [аД и [а]2.

7.2.8. Расчет конической и цилиндрической части или двух конических частей, соединенных между собой тороидальным переходом (рис. 7.3, а и г), нагруженных внутренним избыточным или наружным давлением. Формулы рас­чета применимы при условиях ах С 70°; 0 « а2 С ах; 0<Rg/D*£Q,3.

Толщина стенки определяется по формулам:

Коэффициент формы Рз определяется из условия

Рз = max {0,5; ррт}, (7.26)

где р определяется по формуле (7.21) при х = 1 и (sj — c)/(s2 — с) = 1; коэф­фициент

Vcos аа Vcos <хх

Коэффициент ф/^ определяется по формулам табл. 7.13 для соответствующего вида нагрузки.

Допускаемое внутреннее избыточное или наружное давление рассчитывается по формуле

sT>-sR -(-с.

и значения s'T — max |sK; sTj, где sK определяется по (7.10) и (7.11), as,. — по (7.24) и (7.25).

Допускаемое внутреннее избыточное давление принимается как большее из следующих значений:

и меньшее из значений [р], определенных по формулам (7.12) и (7.28).

Коэффициент ф^ определяется по формулам табл. 7.13 для соответствующего вида нагрузки.

7.2.10. Расчет конической и цилиндрической обечаек, соединенных между собой укрепляющим кольцом (рис. 7.3, в), нагруженных внутренним избыточным или наружным давлением. Формулы расчета применимы при условиях ах < 60°; (sx — с) > (s2 — с). Площадь поперечного сечения укрепляющего кольца опре­деляется по формуле

ppD3 tg ct, / Pr + 0.25

к53 8[о]кфя* Pi+ 0,25 )’

где коэффициент формы Pf определяется по формуле

При FK < 0 по формуле (7.32) укрепление кольцом жесткости не требуется.

Коэффициенты фfr и <рр определяются по формулам табл. 7.13 для соответ­ствующего вида нагрузки.

В случаях действия нагрузки от наружного давления или осевой сжимающей силы, или изгибающего момента сварной шов стыкового соединения кольца дол­жен быть проварен. При определении FK необходимо учитывать также сечение стенок обечаек, расположенное между наружными швами кольца и обечаек.

Допускаемое внутреннее избыточное или наружное давление из условия прочности переходной части рассчитывается по формуле '

(7.37)

где 2 t[ — сумма всех эффективных ширин несущих сварных швов между укреп­ляющим кольцом и обечайкой (см. рис. 7.3, в).

У прерывистого сварного шва действительная его ширина уменьшается в отношении длин сварного шва и всего периметра обечайки. Расстояние между концами прерывистых сварных швов должно быть не более 8з2, и сумма всех длин сварных швов — не менее 0,5я (D + s2).

7.2.11. Расчет пологого конического днища и цилиндрической обечайки, со­единенных между собой укрепляющим кольцом (см. рис. 7.3, в), нагруженного внут­ренним избыточным давлением. Формулы расчета применимы при условиях otj > > 60°; Sl = sK.

Толщина стенки конического днища определяется по формулам (7.10) и (7.11) при DK = D.

Площадь поперечного сечения укрепляющего кольца определяется по фор­муле (7.32), в которой при определении Р следует принять (si — с) = 0; допускае­мое внутреннее избыточное давление для конического днища р] определяется по формуле (7.12) при DK = D, а для укрепляющего кольца — по формуле

(7.34) , при этом для определения °;2 принимают (st — с) = 0. Расчет применим при соблюдении требования прочности сварного шва по условию (7.37).

Допускается применение пологого конического днища без тороидального перехода и без укрепляющего кольца. Толщина стенки днища в этом случае определяется по формулам (7.29) и (7.30), и поверочный расчет проводится по формуле (7.31) при Pq = 0.

7.2.12. Расчет соединения штуцера или цилиндрической обечайки с кониче­ской обечайкой по меньшему диаметру (см. рис. 7.3, е), нагруженного внутренним избыточным или наружным давлением. Формулы расчета применимы при усло­вии CLy « 60°.

Толщина стенки Штуцера или цилиндрической ^обечайки определяется по формулам:

SiR = 2[а]£ц-рк ’

S2 SzR Д" с-

Расчет толщины стенки конического элемента переходной части произво­дится С ПОМОЩЬЮ отношения (S! — c)/(s2 — с) по условию (7.22).

(7.42)

Коэффициент ср^ определяется по формулам табл. 7.13 для соответствующего вида нагрузки.

7.2.13. Расчет гладких конических обечаек, нагруженных осевой растяги­вающей силой (см. рис. 7.2, а и б). Толщина стенки рассчитывается по формулам:

Р_______ 1_ .

Sk/* — яДіфт [о] cos ai ’

SK 5=: SKR + c-

Допускаемая растягивающая сила определяется по формуле

[Р] = nD1 (sK — с) [о] ф, cosctj. (7.45)

7.2.14. Расчет гладких конических обечаек, нагруженных осевой сжима­ющей силой (см. рис. 7.2, а и б). Формулы расчета применимы при условии а* < < 60°.

Допускаемая осевая сжимающая сила определяется по формуле

где допускаемая осевая сила из условия прочности определяется по формуле [Р]р = nDp(sK — с) [oleosa^ (7.47)

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

310-10-в£

п„

Эффективный диаметр конической обечайки при осевом сжатии и изгибе

7.2.15. Расчет конической и цилиндрической части или двух конических частей, соединенных между собой без тороидального профиля (см. рис. 7.3, б и д), нагруженных осевой растягивающей или сжимающей силой. Формулы расчета применимы при условиях ах « 60°; 0 < а2 < о^; (sj — с) > (s2 — с). Допускае­мая осевая растягивающая или сжимающая сила из условия прочности переход­ной части определяется по формуле

[Р] = nD — с) [°ЬФЯ cos (7.50)

Рб

где коэффициент формы Р5 определяется из условия

Ре =тах {1,0; (2Р+1.2)}. (7.51)

Коэффициент Р определяется по формуле (7.21), коэффициент <рд определяется по формулам табл. 7.13 для соответствующего вида нагрузки.

7.2.16. Расчет конической и цилиндрической части или двух конических ча­стей, соединенных между собой тороидальным переходом (см. рис. 7.3, а и г), на­груженных осевой растягивающей или сжимающей силой. Формулы расчета при­менимы при условиях ах < 70°; 0 < а2 < а^, 0 < RqID « 0,3. Допускаемая осевая растягивающая или сжимающая сила определяется по формуле

[Р]=яР (s-c)[q]<P*cosoc2 ^ (7.52)

Р7

где коэффициент формы Р7 определяется из условия

р, = шах {1,0; рт(2р+1,2)}. (7.53)

Коэффициенты Р и рг определяются по формулам (7.21) и (7.27), а <ря — по формулам табл. 7.13 для соответствующего вида нагрузки.

7.2.17. Расчет конической и цилиндрической обечаек, соединенных между собой укрепляющим кольцом (см. рис. 7.3, в), нагруженных осевой растягивающей или сжимающей силой. Формулы расчета применимы при условиях •< 60°; («і — с) > (sa - с).

Допускаемая осевая растягивающая или сжимающая сила из условия проч­ности переходной части рассчитывается по формуле

[Р] =яР -(S2~.с)]рЬфЯ ( (7.54)

Рв

где коэффициент формы Ре определяется из условия

Ре = max {1,0; 2ро). (7.55)

Коэффициент Р0 определяется по формуле (7.35), в которой следует принять В3 = —0,35.

Проверка сварного шва укрепляющего кольца выполняется по условию (7.37).

7.2.18. Расчет соединения штуцера или цилиндрической обечайки с кони­ческой обечайкой по меньшему диаметру (см. рис. 7.3, ё), нагруженного осевой растягивающей или сжимающей силой. Формулы расчета применимы при условии ах < 60°.

Допускаемая осевая растягивающая или снимающая сила из условия проч­ности переходной части рассчитывается по формуле

[PJ = яР (S2~.C) [д|^д, (7.56)

г8

где коэффициент формы Рв определяется из условия

рв=шах{1,0; (2Эи— 1.0)}. (7.57)

Коэффициент формы рн определяется по формуле (7.41) или (7.42), а коэф­фициент фя — по формулам табл. 7.13 для соответствующего вида нагрузки.

7.2.19. Расчет гладких конических обечаек, нагруженных внешним изгиба­ющим моментом. Допускаемый изгибающий момент определяется из условия прочности по формуле

[А1]=-^[Р], (7.58)

где расчетный диаметр Dr = D„ (по формулам табл. 7.12) или Dp = Da для конического перехода (см. рис. 7.2, а и б), и из условия устойчивости по фор­муле (6.21), где допускаемый изгибающий момент из условия прочности рас­считывается по формуле

1М]р--^1Р]р, - (7.59)

а допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости в пределах упру­гости — по формуле

[Ще = -^-[Р]е - (7.60)

Значения величин определяются по следующим формулам: Df—по (7.49), [Р] — по (7.45), [Р]р— по (7.47) и [Р]Е — по (7.48).

7.2.20. Расчет соединения конических и цилиндрических обечаек (см. рис. 7.3), нагруженных внешним изгибающим моментом. Допускаемый изгибающий момент из условия прочности переходной части рассчитывается по формуле

[М] == JL [р|, (7.61)

где допускаемая осевая сила определяется по формулам (7.46), (7.54), (7.52), (7.56).

7.2.21. Расчет конических обечаек от сочетания нагрузок. Расчет ведется только на действие давления рр, если сумма эквивалентных давлений от добавоч­ных нагрузок в виде осевой силы и изгибающего момента, определяемых по формулам:

Pp=4P/nD%; pM = im/KD%, (7.62)

составляет для соответствующего расчетного диаметра не более 10% от рр.

7.2.22. Расчет гладких конических обечаек при совместном действии нагру­зок. При проверке прочности или устойчивости при совместном действии нагрузок в приведенных ниже формулах наружное давление и осевая сжимающая сила принимаются со знаком минус. Изгибающий момент всегда принимается со знаком плюс.

В случае действия наружного давления условие устойчивости конической части проверяется по формуле

а также по формулам проверки устойчивости от действия отдельных нагрузок ІРКІРІ. m <[/>], |М|<[Л4]. (7.64)

Допускаемые нагрузки определяются по формулам (6.6), (6.21), (7.46). Проверку следует проводить, если не выполняется требование п. 7.2.21, хотя бы для одного из расчетных диаметров обечайки.

В случае действия внутреннего давления в формуле (7.63) р = 0.

7.2.23.

Расчет переходной части конических обечаек при совместном дей­ствии нагрузок. Переходные части конических обечаек проверяются на проч­ность от действия отдельных нагрузок по формулам (7.64), а также на соблюдение условия

где [р], [Р], [Л1]—допускаемые нагрузки для переходной части обечайки. Проверку следует проводить, если не выполняется требование п. 7.2.21 при

DR = D.

Сферические крышки и днища

7.2.24. Расчет крышек и днищ, нагруженных внутренним избыточным давлением. Формулы расчета применимы при условиях (s — c)/R С 0,1; 0.95D ■< < R CD.

Толщина сферической крышки (см. гл. 8, рис. 8.1, в и г) рассчитывается по формулам:

_ 0,58pRR. Ф [о] ’

s = S£ + с.

Допускаемое внутреннее избыточное давление определяется по формуле

Толщина сферического днища (см. рис. 7.4) определяется по формулам: 0,72 pRR. ф[0] (7.69) S = Sfl + с. (7.70) Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитывается по формуле [Р]- 1-38(в-с)[о]ф. (771) R 7.2.25. Расчет крышек и днищ, нагруженных наружным скаемое наружное давление определяется по формуле давлением. Допу- [Р] = 0,466^5 (7.72) Формула расчета применима при условии R/(s — c)^s>K2 (£/ат), (7.73) где K—f (р) и К2 = fi (р) принимаются по табл. 7.14.

Значения коэффициентов К1 и К2
при расчете сферических неотбортованных крышек и днищ

р	Крышка	Днище
Кі	К,	Кг	К2
40	0,26	0,156	0,17	0,102
50	0,23	0,138	0,15	0,090
75	0,19	0,114	0,13	0,078
100	0,17	0,102	0,11	0,066
200	0,13	0,078	0,10	0,060
300	0,10	0,060	0.09	0,054

Таблица 7.15

Значения коэффициента К в зависимости от конструкции сварного соединения плоских круглых днищ с обечайкой Номер рисунка Вид соединения (s—c) ( S | с) Значення К 7.5, а Тавровое 0,53 7.5, 6 » 0,50 7.5, в Угловое — 0,45 7.5, а Тавровое 0,50 7.5, д 0,41 7.5, е Тавровое <0,5 0,41 >0,5 0,38 7.5, ж ) <0,5 0,45 Ss0,5 0,41 7.5, э Угловое <0,5 0,41 ЗгО,5 0,38 7.5, и Стыковое: max (0,35; 0,45 (1 0,23 5 ~ С М при 1>-V D (s—c) — 1 Si — c/j при 1 < VD (s—г) max f0,4; 0,47 ( 1 0,23 S “ C )} [ — c / J 7.5, к Стыковое <0,5 2s0,5 0,41 0,38

Параметр пологости крышки и днища равен р = 6,6 Hj{s — с).

Плоские круглые приварные днища и крышки (см. рис. 7.5).

7.2.26. Условия применения формул расчета. Формулы расчета плоских круглых ДНИЩ И крышек применимы при условии ($! — c)/D ц < 0,1.

При (si — c)lD к > 0,1 значение допу­скаемого давления, рассчитанного по приво­димым ниже формулам, следует умножить на поправочный

*7-81*

(7.82)

145