Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: Конструирование и расчет машин и аппаратов отрасли

Тема: Конструирование и расчет емкостного аппарата вертикального типа с фланцевой эллиптической крышкой и приварным коническим отбортованным днищем.

Санкт-Петербург 2015



Аннотация

В данном курсовом проекте осуществляется конструирование и расчет емкостного аппарата вертикального типа с фланцевой эллиптической крышкой и приварным коническим отбортованным днищем.

Исходные данные к проекту:

Номинальный объём аппарата: . Аппарат устанавливается на опорах-лапках. Рабочее давление в аппарате . Рабочая температура Рабочая среда - соляная кислота концентрации Срок службы аппарата ф = 15 лет.

Проект содержит пояснительную записку объемом 49 страниц, включая 2 таблиц, 26 рисунка, библиографический список из 7 наименований, 1 чертеж формата А1 и 1 чертеж формата А2.



Abstract

In this course project is the design and calculation of the capacitance of the vertical type apparatus with a flange welded elliptical and conical lid (2б = 90 °), flanged bottom.

Background to the project:

The nominal volume of the unit: V = 3,2 m3. The device is installed on the bearing-post. Operating pressure . Operating temperature . Operating environment - hydrochloric acid concentration of 0.5 % .The service life of the unit ф = 15 years.

The project contains an explanatory note in volume 49 pages, including 2 tables, 26 figure, a bibliographic list of 7 items, a drawing of an A1 size and A2 size drawing.



Оглавление

Аннотация

Оглавление

Введение

Описание конструкции аппарата

Выбор материала для изготовления аппарата

Прочностной расчет аппарата

Расчет цилиндрической обечайки

Расчет конического днища

Расчёт эллиптической крышки

Расчет фланцевого соединения крышки

Расчет укрепления отверстий23

Расчет узлов сопряжения крышки и днища

Расчёт опор

Подбор строповых устройств и проверка прочности стенки аппарата в месте крепления стропового устройства

Заключение

Список использованной литературы



Введение

Емкостные аппараты применяются в технологических установках химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, нефтяной и газовой отраслях промышленности. Предназначены для приема, хранения и выдачи жидких и газообразных сред. Аппараты не предназначены для транспортирования веществ.

Конструирование и расчет аппарата состоит из двух частей: конструирования и соответственно расчета.

На первом этапе работы мы выбираем составные части аппарата (тип, конструкция, параметры и основные размеры). Выбор делается в зависимости от заданных объёма и диаметра аппарата, типа крышки и днища с учетом удобства размещения указанных в задании внутренних устройств. Конструкция корпуса аппарата должна отвечать требованиям, предъявляемым к сварным химическим аппаратам; выбираем материал для изготовления аппарата. Экономичность и надежность аппарата в значительной мере зависят от правильного выбора конструкционных материалов. При выборе материалов основным критерием является их химическая и коррозионная стойкость в заданной среде. Обычно выбирают материалы абсолютно или достаточно стойкие в среде при рабочих параметрах.

На втором этапе работы при выполнении расчетов необходимо придерживаться следующих рекомендаций. Аппарат расчленяется на типовые конструктивные элементы, для каждого из которых составляется расчетная схема с учетом их взаимного влияния и действующих внешних нагрузок, определяются нормативные расчетные параметры и величины действующих нагрузок, выявляются главные критерии работоспособности, выбирается методика расчета и проводятся необходимые вычисления. Затем по действующим стандартным методикам выполняется расчет соединений элементов.

Описание конструкции аппарата

Условное обозначение аппаратов состоит из букв и цифр. Буквенные обозначения соответствуют шифру типа корпуса аппарата, принятому по ГОСТ 9931-79 «Корпуса цилиндрические стальных сварных сосудов и аппаратов».

Условные обозначения аппаратов: первые буквы обозначают: Г - горизонтальный или В - вертикальный аппарат; вторая и третья буквы обозначают тип днища: Э - эллиптическое, К - коническое, П - плоское (вторая буква в обозначении вертикальных аппаратов определяет нижнее днище, а третья - верхнее); цифры после букв обозначают наличие или отсутствие разъема: 1 - цельносварной (без разъема); 2 - разъемный; цифра после первого тире указывает на наличие внутренних устройств и обогрева: 1 - без рубашки и без внутренних устройств; 2 - с трубным пучком; 3 - с рубашкой; 4 - со змеевиком; 6 - с погруженным насосом; число после второго тире - номинальный объем (м³); последнее число - условное давление (МПа).

Основные размеры аппарата подбираем в зависимости от номинального объёма и условного давления по литературе [2] :

Таблица 1

Основные размеры

Объём, м3	Условное давление, МПа	Размеры, мм
номинальный	рабочий (не более)		D	h	l( не более)	k1	k4	R	s1
3,2	3	0,6	1400	1250	615	435	845	520	10

Условное обозначение ВКЭ2-1-3,2-1,0

Так как по заданию аппарат устанавливается на опорах-лапах, то по литературе [2], определим наибольший габаритный размер для определения гидростатического давления.

- радиус тороидального перехода конической обечайки (определяется по литературе [1] таблице 14.4 так как ) мм)

Рис.1. Типовой вид емкостного аппарата вертикального типа с фланцевой эллиптической крышкой и приварным коническим отбортованным днищем

В аппарате предусмотрены следующие штуцеры:

1) штуцер для загрузки продукты

2) штуцер для слива продукта

3) штуцер для установки манометра

4) штуцер для установки термометра

5) штуцер для установки уровнемера

6) резервный штуцер

7) штуцер для установки предохранительного клапана

8) штуцер для промывки и пропарки аппарата.

Все штуцера, кроме штуцера для слива продукта и штуцера перелива среды, размещаются на крышке аппарата. Штуцер для слива продукта расположен в днище аппарата.



Выбор материала для изготовления аппарата

Подбираем сталь, в зависимости от исходных данных по литературе [7].

Рабочая температура . Рабочая среда - соляная кислота концентрации .

Основным критерием подбора стали является ее химическая и коррозионная стойкость. Выбор стали будет происходить из условия скорости коррозии менее . По таблице 5 для данной рабочей среды и температуры подойдет сталь 08Х17H13M2T относящаяся к аустенитному структурному классу, со скоростью коррозии от 0,01 до 0,05 мм/год. Для расчета принимается худший вариант, следовательно скорость коррозии

Допускаемое напряжение для аустенитной стали согласно ГОСТ Р 52857.1-2007 определяется по формуле

где - расчетное значение предела текучести (определяется по литературе [3], таблица Б.7); - расчетное значение временного сопротивления (определяется по литературе [3] таблица Б.9); - поправочный коэффициент к допускаемым напряжениям, так как аппарат изготавливается из листового проката; - коэффициент запаса по пределу текучести, при рабочих условиях - , для условий гидравлических испытаний - 1,1; - коэффициент запаса по пределу прочности для аустенитной хромированной стали (значения определяются в соответствии с литературой [3] по таблице 1).

Для условий испытаний сосудов из аустенитных сталей допускаемое напряжение вычисляется по формуле:

где - расчетное значение предела текучести (определяется в соответствии с литературой [3] по таблице Б.8)

Прочностной расчет аппарата

Перед расчетом основных частей аппарата, необходимо определить гидростатическое давление в аппарате, создаваемое рабочей средой под действием силы тяжести

где за - примем общую высоту аппарата; - постоянная гравитационная постоянная; - плотность раствора соляной кислоты (так как концентрация следовательно плотность раствора соляной кислоты можно приравнять плотности воды).

Так как данный аппарат предусматривает установку предохранительного клапана и рабочее давление более [1], следовательно, расчетное давление рассчитывается по следующей формуле:

Так как значение гидростатического давления аппарата при наибольшей высоте аппарата менее , то для прочностных расчетов оно не учитывается.

Далее определим величину пробного давления для гидравлического испытания по следующей формуле (по таблице 1.1 [4]):

где - допускаемые напряжения для материалов сосудов и его элементов соответственно при температуре и рабочей температуре ( так как рабочая температура в аппарате равна , то .

Расчет цилиндрической обечайки

Расчет цилиндрической обечайки производится по формуле:

где - расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки (принимается как максимальное значение расчетов рабочих условий и гидравлических испытаний); - сумма прибавок к расчетным толщинам;

где - прибавка для компенсации коррозии и эрозии, - прибавка для компенсации минусового допуска, - прибавка для компенсации утонения стенки при технологических операциях (не учитывается в данной работе).

Предварительный расчет толщины необходим для определения минусового допуска, так как толщина листа, из которого изготовляется цилиндрическая обечайка, входит в диапазон от 5,5 мм до 7,5 мм и ширина обечайки входит в диапазон от 2000 мм до 2300 мм, то величина минусового допуска равна -0,60 мм

Примечание: сумма компенсационных прибавок

Согласно рекомендованному ряду стандартных толщин стального листового проката [7] полученное значение округляем до 7 мм

Итак, толщина цилиндрической обечайки

Расчет допускаемых давлений [4]:

в рабочем состоянии:

при испытаниях:

Так же необходимым условием является проверка применяемости расчетных формул [4]:

Расчет конического днища

Расчет конического днища соединенного с цилиндрической обечайкой тороидальным переходом (отбортованное коническое днище) осуществляется по литературе [1] .

Рис.2. Коническое отбортованное днище

Предварительно рассчитаем толщину конусной обечайки, в соответствии с расчетом гладких конических обечаек, нагруженных внутренним избыточным давлением.

- при рабочих условиях:

где - половина угла при вершине конической обечайки

- при гидравлических испытаниях:



Следовательно, принимаем толщину конической обечайки равной 10 мм

Так как по условию коническое днище имеет тороидальный переход необходимо рассчитать толщину перехода:

Формулы для расчета применимы при условиях:



Толщина стенки определяется по формулам:

где коэффициент формы определяется из условия

Учитывая, что угол (соединение цилиндрической и конической обечаек), получим:

Коэффициент рассчитывается по формуле 14.21 литературы [1], учитывая, что и .

С учетом округления до ближайшего наибольшего значения, получим, что толщина отбортованной части конического днища равна при рабочих условиях.

Расчет для гидравлических испытаний:

С учетом округления до ближайшего наибольшего значения, получим, что толщина отбортованной части конического днища равна при гидравлических испытаниях.

Так как толщина стенки отбортованной части конического днища меньше чем толщина стенки днища, то коническое днище будет выполнено из проката толщиной 10 мм.

Расчет необходимых конструктивных размеров:

Расчет эллиптической крышки

В соответствие с литературой [3] по ГОСТ 52857.2-2007, толщину стенки эллиптического днища, нагруженного внутренним избыточным давлением, рассчитывают по следующим формулам:



где - радиус кривизны в вершине крышки, для эллиптических днищ с .

- расчет для рабочих испытаний:

- расчет для рабочих испытаний:

Проверка условия применяемости формул:

Условия применяемости расчетных формул выполняется, следовательно, Принимает толщину эллиптической крышки равной 7 мм.

Расчет фланцевого соединения крышки

Так как данный аппарат работает при давлении 1 МПа, рабочей температуре и диаметр аппарата 1400 мм, то можно использовать фланцевое соединение приварное встык с пазом и шипом.

Для болтов используется сталь 35, материал прокладки паронит.

Рис. 3. Фланцевое соединение цилиндрической обечайки и крышки

Расчет конструктивных размеров фланца

где - толщина обечайки, - толщина втулки приварного встык фланца в месте приварки к обечайке.

Принимаем толщину , так как условие выполняется.

где - коэффициент отношения толщины втулки в сечении к толщине в сечении , определяется из следующего графика:



Рис. 4. Определение коэффициента .

Так как отношение и давление входит в диапазон от до , следовательно примем

Высота втулки:

Принимаем высоту втулки равной 40 мм.

Диаметр болтовой окружности рассчитывается по формуле:

где - для приварных встык фланцев; (выбирается по таблице 19.26 по литературе [1], с учетом диаметра и давления ).

Наружный диаметр фланца:

где - коэффициент учитывающий работу с ключом зависящий от диаметра вида болта и его диаметра, определяется по таблице 19.27 литературы [1].

Наружный диаметр фланца:

Наружный диаметр прокладки:

где - для плоских прокладок при (по таблице 19.27 литературы [1])

Средний диаметр прокладки:

где - ширина уплотнительной прокладки в зависимости от ее конструкции, материала и диаметра аппарата, определяется по следующей таблице:

Таблица 2.

Определение количества болтов:

где - так как давление в аппарате (по таблице 19.29)

принимаем количество болтов кратное 4:

Высота (толщина) фланца:

где - эквивалентная толщина фланца (), - коэффициент, зависящий от давления в аппарате и исполнения фланца (приварной встык).

Расстояние между опорными поверхностями гаек для фланцевого соединения с уплотнительной поверхностью типа «шип-паз» (ориентировочно):

где - толщина стандартной прокладки.

1. Определения нагрузок, действующих на фланец

Равнодействующая внутреннего давления:

Усилие, необходимое для смятия прокладки при затяжке:

где - эффективная ширина прокладки для плоских прокладок определяется по формуле:

- удельное давление обжатия прокладки (определяется по ГОСТ Р 52857.4-2007 так как прокладка изготовлена из паронита).

Прокладка из паронита 2 мм ГОСТ 481 - 80.

Усилие на прокладке в рабочих условиях, необходимое для обеспечения герметичности фланцевого соединения:

где - прокладочный коэффициент (определяется по ГОСТ Р 52857.4-2007)

Суммарная площадь сечения болтов по внутреннему диаметру резьбы:

где - площадь сечения болта М20 (определяется по таблице 19.27 [1])

Нагрузка, вызванная стесненностью температурных деформаций в соединениях с приварными встык и плоскими фланцами:

где - жесткость фланцевого соединения; - температурный коэффициент линейного расширения материала фланца, ; - температурный коэффициент линейного расширения материала болта, .

Так как рабочая температура в аппарате , следовательно, нагрузка вызванная стесненностью температурных деформаций .

Расчетная нагрузка на болты при затяжке фланцевого соединения:

Так как отсутствуют внешний изгибающий момент и осевая сила, то

Для приварных встык фланцев с плоскими прокладками коэффициент рассчитывается по формуле:

где - податливость прокладки; - податливость болтов; - угловая податливость фланца при затяжке; - плечо усилий в болтах; - плечо усилия от действия давления внутри фланца.

Для приварных встык фланцев:

где - коэффициент обжатия для паронита; (определяется по ГОСТ Р 52857.4 - 2007 [?])



где - эффективная длина болта при определении податливости - расстояние между опорными поверхностями гайки и головки болта; - наружный диаметр болта; - модуль продольной упругости материала болта при температуре .

где - параметр длины втулки; - расчетный коэффициент, зависящий от соотношения размеров втулки фланца (определяемый по ГОСТ Р 52867.4-2007, аналогично определяется коэффициент ).

где

Расчет плеча усилия от действия давления внутри фланца:

где - эквивалентная толщина втулки фланцев, для фланцев приварных встык:



Так как , то

Расчетная нагрузка на болты в рабочих условиях:

Расчетное напряжение в болтах.

При затяжке:

В рабочих условиях:

Условия прочности не выполняются, так как , следовательно необходимо увеличить количество болтов или изменить материал изготовления болтов.

При количестве болтов , получим:

Условия прочности болтов при затяжке и при рабочих условиях, соответственно, выполняются:

Условия выполнения прочности прокладки:

, определяется по ГОСТ 52857.4 - 2007

Условия прочности прокладки выполняются.

Расчет укрепления отверстий

В аппарате предусмотрено 8 отверстий под штуцера:

1) Штуцер для загруки продукта Б

2) Штуцер для слива продукта В

3) Штуцер для установки манометра Ж

4) Штуцер для установки термометра Л

5) Штуцер для установки уровнеметра К

6) Резервный штуцер М

7) Штуцер для установки предохранительного клапана Е

8) Штуцер для промывки и пропарки аппарата З

Все штуцера в аппарате, кроме штуцера для слива продукта диаметром , штуцер для слива продукта - [1].

Подберем стандартные штуцера по внутреннему диаметру и внутреннему избыточному давлению, в соответствии с литературой [1], штуцера с фланцами стальными плоскими приварными с соединительным выступом ОСТ 26-1404-76 (используется при давлении 1,0 МПа; диаметре от 50 до 500 мм; допускаемые рабочие температуры от ).



Рис.5. Штуцер с приварным фланцем и тонкостенным патрубком.

Размеры штуцера Б; Ж; Л; К; М; Е; З

Размеры штуцера В:

Укрепление отверстий в крышке и днище аппарата, осуществляется по ГОСТ 52857.4 - 2007 [3].

Рис. 6. Изображение отверстия под штуцер в эллиптической крышке

Определим расстояние от края обечайки до оси эллиптической крышки:

Так как расположение сливного штуцера В и штуцера для загрузки продукта Б совпадает с осью конического днища, то , для остальных штуцеров расстояние от центра отверстия до оси эллиптической крышки определяется по следующей формуле:

Определим расчетный диаметр укрепляемой крышки для места расположения штуцеров Б; Ж; Л; К; М; Е; З:

для штуцера В:

Определение расчетного диаметра отверстия определяется по формуле:

Примечание: так как толщина стенки штуцера 3 мм (для диаметра штуцеров 50 и 80 мм), то .

для отверстий Б; Ж; Л; К; М; Е; З на эллиптической крышке:

для отверстия В, в коническом днище ():

Расчетная толщина стенки штуцера, нагруженного внутренним давлением:

для штуцеров Б; Ж; Л; К; М; Е; З:



для сливного штуцера B:

Так как толщина расчетных стенок штуцера не превышает толщину стандартных значений, то утолщение не требуется.

Проверка выполнения условия одиночности отверстий:

условия одиночности отверстий выполняются:

Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления:

для сливного штуцера В:

для штуцеров Б; Ж; Л; К; М; Е; З:

Так как расчетный диаметр отверстий, не требующий укреплений, больше диаметров отверстий для штуцера В, то укрепление отверстий не проводится, а для штуцеров Б; Ж; Л; К; М; Е; З, необходимо укрепление.

Так как толщина рассчитанных стенок штуцера , а наименьший стандартный толщиной 3 мм, то рассчитаем укрепление отверстия утолщением стенки штуцера.

Для укрепления отверстия увеличением толщины штуцера, необходимо выполнение следующего условия:

;

;

.

;

.

;

Условие укрепления отверстия увеличением толщины штуцера выполняется.

Расчет узлов сопряжения крышки и днища

Рассчитаем узел сопряжения эллиптической крышки и сопряженного с ней фланца в месте стыка:

Рис. 7. Схема к определению краевых сил и моментов цилиндрической обечайки с эллиптической крышкой.

где - соответственно радиальные и угловые перемещения края цилиндрического оболочки под действием нагрузок ;

- соответственно радиальные и угловые перемещения края эллиптической крышки под действием нагрузок.

Коэффициент Пуассона для стали равен , модуль продольной упругости для аустенитной стали

Следовательно,

Суммарные напряжения на краю эллиптического днища:

- меридиональное:

- кольцевое:



Суммарные напряжения на краю цилиндрической обечайки:

- меридиональное:

- кольцевое:

Максимальное напряжение на краю:

- эллиптического днища:

- цилиндрической обечайки:

Таким, образом условия прочности в месте сопряжения элементов выполняются. Кроме того, напряжение на краю соединяемых эллиптической и цилиндрической оболочек меньше напряжений, возникающих от действия давлений в сечениях оболочек, удаленных от их стыка.

Рассчитаем узел сопряжения конического днища и цилиндрической обечайки.

Рис.8. . Схема к определению краевых сил и моментов цилиндрической с конической обечаек.

где - соответственно радиальные и угловые деформации края цилиндрического обечайки под действием нагрузок ;

- соответственно радиальные и угловые деформации края конической обечайки под действием нагрузок.

Получим:

Произведя аналогичный расчет для условий испытаний, получим:

Суммарные напряжения на краю цилиндрической обечайки (при испытаниях):

- меридиональные:

- кольцевое:

Суммарные напряжения на краю конической оболочки (при испытаниях):

- меридиональное:

- кольцевое:

Максимальное напряжение на краю цилиндрической обечайки:

Максимальное напряжение на краю конической обечайки:

Так как напряжения на краю цилиндрической и конической обечаек больше чем допустимое критическое напряжение в краевой зоне (), то необходимо увеличение толщины стенок цилиндрической и конической обечаек.

Увеличение толщины ограничивается размерами:

Примечание: Все расчеты выполнены в программе MS Office Excel, пример расчета при толщине стенок цилиндрической и конической обечаек приведен ниже.

Рис. 9. Пример расчета в программном пакете Excel

Произведем пересчет краевых напряжений путем изменения толщины стенки. Приняв за толщину стенок цилиндрической и конической обечаек 18 мм, получим:

; - при рабочих условиях

; - при испытаниях

Максимальное напряжение на краю цилиндрической обечайки (при испытаниях):

Максимальное напряжение на краю конической обечайки (при испытаниях):

Следовательно, условия прочности в узлах сопряжения выполняется.

Расчёт опор

Аппарат установлен на опорах-лапах. Расчет опор, будет производится на основе литературы [1]. Так как аппарат, не имеет теплоизоляции, то выбираем первый тип опор-лап. Тип опор, с основными конструкционными размерами указан на рис. 10.

Рис. 10. Конструкция опор-лап типа 1.



Для выбора опор согласно ОСТ 26-665 - 75, необходимо рассчитать вес аппарата, в условиях эксплуатации.

где ; - соответственно масса аппарата и рабочей среды.

где ; ; ; - соответственно массы днища, крышки, цилиндрической обечайки и фланцев (верхнего и нижнего).

Примечание: Расчет массы аппарата произведен по построению модели аппарата в программном пакете КОМПАС - 3D.

Так как аппарат имеет штуцера, приспособления для строповки и различные комплектующие сборки, то конечная масса аппарата рассчитывается по формуле:

Число опор примем .



Рис. 11. Нагрузки, действующие на аппарат.

Нагрузку, воспринимаемую строповым устройством, найдем по формуле:

где P - сила, действующая на опоры устройства (с учетом среды), л=1 - коэффициент, учитывающий количество строповых устройств, z - кол-во строповых устройств.

По таблице 20.1 [1], в зависимости от воспринимаемой нагрузки определим размеры опор.

Опора 1-2500 ОСТ 26-665 - 79:

Проверка прочности стенки вертикального цилиндрического аппарата под опорой-лапой без накладного листа.

Максимальное мембранное напряжение от внутреннего давления и изгибающего момента определяется по формуле:

Осевое напряжение от внутреннего давления и изгибающего момента определяется по формуле:

так как момент отсутствует (.

Окружное напряжение от внутреннего давления определяется по следующей формуле:

Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции опоры определяется по формуле:

где определяется по следующему рисунку, в зависимости от параметров:



Рис. 12. Определение : а - для опор-лап типа 1; б - для опор-лап типа 2.

Максимальное напряжение изгиба от реакции опоры определяется по формуле:

где коэффициент принимается в зависимости от параметров , по рисунку 10.

Рис. 13. Определение : а - для опор-лап типа 1; б - для опор-лап типа 2.

Условие прочности имеет вид:



Так как для условий транспортирования, монтажа и гидравлических испытаний , то получим:

Так как условие прочности не выполняется, то следует применить накладной лист. Толщина накладного листа рассчитывается по следующей формуле:

где коэффициент определяется по рисунку 11.

Рис. 14. Определение : а - для опор-лап типа 1; б - для опор-лап типа 2.

Методом подбора, примем толщину накладного листа равной 15 мм. По таблице 20.2 [1], для напряжения 25 кН, примем накладной лист со следующими размерами:

Накладной лист 1-2500-16 ОСТ 26 665 - 79

Проверка прочности стенки вертикального цилиндрического аппарата под опорой-лапой с накладным листом:

Коэффициент определяется по рисунку 12, в зависимости от параметров .

Рис. 15. Определение : а - для опор-лап типа 1; б - для опор-лап типа 2.

где коэффициент принимается в зависимости от параметров , по рисунку 13.

Рис. 16. Определение : а - для опор-лап типа 1; б - для опор-лап типа 2.

Проверка условия прочности:

Условие прочности выполняется.

Устройства стропки аппарата

Строповые устройства расчетом не проверяются, а выбираются стандартные на ближайшую большую грузоподъемность. Характеристики строповых устройств и методика выбора приведена в литературе [1]. Учитывая специфику установки аппарата, необходимо установить строповые устройства на цилиндрической обечайке, для подъема аппарата и строповые устройства на крышке аппарата, для установки крышки аппарата.

Для подъема аппарата целиком, выберем строповые устройства - крюки сварные (тип 1). Выбор основных размеров, зависит от нагрузки на одно строповое устройство.

Расчет нагрузки на крюки сварные:

Число строповых устройств, примем .

Нагрузку, воспринимаемую строповым устройством, найдем по формуле:

где - сила, действующая на строповые устройства (без учета среды), - коэффициент, учитывающий количество строповых устройств, - кол-во строповых устройств.

Выбираем тип 1 строповых устройств - крюки сварные, исполнения 1, при нагрузке на одно строповое устройство 0,01 МН.

Рис.17. Крюки сварные. Исполнение 1.

Рис. 12. Конструкционные размеры сварного крюка

Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции стропового устройства определяется по формуле:

где - максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок (напряжение, возникающее в корпусе аппарата от собственного веса и веса других элементов, одновременно действующих на аппарат); - угол строповки.

A₁, A₂ - коэффициенты, принимаемые по рис. 12. в зависимости от параметров:

Рис.18. Графики для определения коэффициентов A₁ и A_2.

В₁,В₂ - коэффициенты, принимаемые по рис. 13. в зависимости от тех же параметров.

Рис.19. Графики для определения коэффициентов В₁ и В_2.

ц1, ц2 - коэффициенты, принимаемые по рис. 14. Зависимости от параметра

Рис.20. Графики для определения коэффициентов ц1 и ц2.

- коэффициенты, принимаемые по рис. 15. в зависимости от угла и параметров соответственно:

Примем угол строповки :

Рис.21. Графики для определения коэффициентов N1 и N2.

Максимальное мембранное напряжение от внутреннего давления и изгибающего момента определяется по формуле:

Осевое напряжение от внутреннего давления и изгибающего момента определяется по формуле:

так как момент отсутствует (.

Окружное напряжение от внутреннего давления определяется по следующей формуле:

Максимальное напряжение изгиба от реакции стропового устройства определяется по формуле:

- коэффициенты, принимаемые по рис. 16. в зависимости от параметров:

Рис.22. Графики для определения коэффициентов А₃ и А_4.

В₃, В₄ - коэффициенты, принимаемые по рис. 17. в зависимости от тех же параметров:

Рис.23. Графики для определения коэффициентов В₃ и В_4.

Проверим условие прочности стенки аппарата под строповым устройством по условию:

Условие прочности не выполняется, следовательно, необходимо пересчитать с условием крепления сварных крюков на накладной лист.

Накладной лист 1-1000-6 ОСТ25 665 - 79

Примечание: так как расчеты производились в программном пакете MS Excel, то методом подбора, определим значение толщины накладного листа, так чтобы выполнилось условие прочности.

Рис. 24. Расчет условия прочности без накладного листа.

Рис. 25. Расчет условия прочности с накладным листом.

Во время крепления фланцев, необходимо предусмотреть устройства для стропки на крышке. Произведем аналогичный расчет при условии:

Исполнение - ушки (тип 3)

Количество -

Согласно полученной нагрузке, определим основные конструкционные размеры устройства стропки крышки по литературе [1].

Рис. 26. Конструкция стропового устройства тип 3 - ушки

В зависимости от следующих параметров, по рисункам 18 - 26 определим коэффициенты, для расчета напряжений.

Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции стропового устройства для третьего типа, определяется по формуле:

Максимальное напряжение изгиба от реакции стропового устройства определяется по формуле:

Проверка условия прочности:

Условие прочности выполняется.

аппарат емкостный крышка фланцевый



Заключение

В процессе выполнение данного курсового проекта, был осуществлен расчет и конструирование емкостного аппарата вертикального типа с фланцевой эллиптической крышкой и приварным отбортованным днищем. Условное обозначение аппарата - ВКЭ2-1-3,2-1,0. Выполнены прочностные расчеты всех узлов аппарата, а также подобраны опоры и строповые устройства, необходимые для установки и сборки аппарата.



Список использованной литературы

1. А.С. Тимонин. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: Справочник. Т. 1 - Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2002. - 852 с.;

2. А.С. Тимонин. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: Справочник. Т. 2 - Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2002. - 1028 с.;

3. ГОСТ Р 52857-2007. Нормы и методы расчета на прочность;

4. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи. Под общей ред. Михалева М.Ф. - Л.: Машиностроение, 1984, - 301 с.;

5. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. Изд.3 - изд. Альянс, 2008 - 752 с.;

6. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. Издание 2. - изд. Альянс, 2008 - 384 с.

7. В.С. Леонтьев, А.Ю. Фирсов. Конструирование и расчет машин и аппаратов отрасли. Методические указания к курсовому проекту. Издательство Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2013.

Размещено на Allbest.ru

...