Главная Распределение усилий в сварных соединениях 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 [ 33 ] 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 вуаров предусматриваются зиги, направленные по кольцу, позволяющие использовать листы толщиной 3 мм. В некоторых конструкциях вертикальных резервуаров, например в баках, устанавливаемых на водонапорных башнях, днища выполняют сферическими. Напряжения в сферических днищах гггп (115) где р - давление в рассматриваемой точке днища; sq - толщина днища; Do - диаметр сферической поверхности. Для устранения напряжений сжатия значительной величины и напряжения изгиба применяют плавные сопряжения цилиндра с днищем по эллиптической кривой, что позволяет избежать напряжений сжатия в зоне сопряжения с цилиндром или довести их до незначительной величины. В продольных швах труб от внутреннего давления создаются напряжения (116) В кольцевых стыках труб от давления жидкости создается напряжение CTi = 4s * (117) При понижении температуры воздуха относительно температуры в период монтажа и сварки в кольцевых стыках в условиях жесткой заделки образуется напряжение а2 = аАГ£, (118) , де а - коэффициент линейного расширения металла; AT - изменение температуры; £-модуль упругости. Если труба испытывает изгибающий момент от собственной массы и массы жидкости, то следует учитывать образование в кольцевых швах напряжений СТз = (119) где М - изгибающий момент от собственной массы трубы и жидкости, наполняющей ее; W - момент сопротивления сечения трубы. Суммарное напряжение в кольцевых швах должно быть ад+Ог + ОзМ. (120) Стенки трубопроводов рассчитывают с учетом расчетного сопротивления, равного 0,85-О.ЭОот. Допускаемое напряжение при этом [о]р = 0,9ат, m = = 0,9 - коэффициент условий работы; при проходе через препятствие т = 0,75; п - коэффициент перегрузки; для газопроводов п- 1,20, для нефтепроводов п= 1,15. Для немагистральных линий можно применять плоскосворачиваемые трубы. Толщина стенки такой трубы диаметром 150 мм составляет 2 мм, обычной - 6 мм; число стыков на 1 км трубопровода соответственно 4-6 и 85-125. На рис. 38 показана цистерна с выпуклым днищем, а на рис. 39 - резервуар из алюминиевого сплава. Для уменьшения концентраторов напряжений широко применены соединения встык, а также втавр с разделкой кромок. Резервуары с плавающей крышей вместимостью до 100 тыс. м и более применяют в большинстве случаев для нефтепродуктов, легко испаряющихся, работающих при невысоких положительных температурах. Используют также резервуары-хранилища в форме сфероидов, каплевидные, цилиндрические со сферическими крышами и другие сосуды, содержащие нефтепродукты (кипящие при атмосферном давлении и низкой положительной температуре) резервуары пабо тающие при высоких давлениях (до 15 кгс/см и выше). и / р , н Из высокопрочных сталей изготовляют резервуары-хранилища газов диаметром до 15 м и высотой 80 м. При небольших внутренних давлениях используют Рис. 38. Конструкция сварной горизонтальной цистерны цилиндрические резервуары с плоскими днищами и выпуклыми крышами. В некоторых случаях резервуары углубляют в грунт, устанавливают в пещерах: при этом вода с внешней стороны способствует уравновешияанию внутреннего давления при его наличии. 8=15пм I во\
60 . 020000 Рис. 39. Конструкция резервуара из алюминиевого сплава Разработаны системы цилиндрических резервуаров с многослойными стенками (с применением в концах кованых царг); при этом цилиндрическая часть получается с помощью нескольких колец, насаженных в горячем состоянии, обеспечивающих плотную посадку и образование полезных остаточных напряжений в кольцах, прилегающих к внутренней части цилиндра. В других случаях цилиндрические части резервуаров изготовляют методом навивки из высокопрочной стальной ленты. Сферические емкости, предназначенные для хранения жидкостей и газов, поддерживаются вертикальными или наклонными опорными стержнями; вмести г. ость их достигает нескольких тысяч куб. метров. Прочность сферических резервуаров рассчитывают при повышенном коэффициенте запаса прочности по срав-*1енню с цилиндрическими. Испаряющиеся жидкости хранят в гортонсфероидах, имеющих каплевидную форму при относительно небольших толщинах стенок. Нередко верхняя часть сфероида имеет форму сферы, а нижняя - форму купола. Особо ответственные емкости Еебольших размеров подвергают термической обработке в специальных термических печах. При проектировании листовых конструкций необходимо предусматривать возможность их изготовления рулонным способом. В места) сопряжения оболочки применять плавные переходы для уменьшения концентрации напряжений. При сварке стыковых соединений надлежит производить двустороннюю укладку швов или подварку корня. Как правило, в листовых конструкциях рекомендуются стыковые соединения и лишь при толщине листов i 5 мм нахлесточные соединения. При проектировании рекомерадуется предусматривать максимальное сокра-тение отходов при раскрое. Большую долю сварочных работ следует производить в заводских условиях. Особенность работы сосудов заключается в том, что в результате деформации металла момент образования максимальных растягивающих усилий в стенках ise совпадает с моментом максимального внутреннего давления. В цилиндрическом сосуде Р=, (121) где 0 - напряжение в продольном шве; D - диаметр сосуда. При определении несущей способности важно знать, какое из этих двух предельных состояний наступает раньше. Если деформационную характеристику материала аппроксимировать выражением а,-= Ле , то максимум давления должен достигаться раньше при дефор- 1ь. Коэффициенты мации 81
цилиндрического сосуда и при деформации ej у для сферического, тогда как максимум усилия, пазрывающего стенку сосуда, будет достигаться на спаде давления при деформации ej = л вне зависимости от формы сосуда. Таким образом предельная несущая способность сосуда зависит от показателя степени упрочнения материала п, а также от формы сосуда, предопределяющей соотношение компонентов напряжений двухосного растял<ения. Предельная несущая способность цилиндрического сосуда может быть больше Ов, если п < 0,26, или меньше при п > 0,26; несущая способность сферического сосуда оказывается меньше ор, при всех значениях показателя п. При действии продольных сжимающих сил, параллельно образующей тонкостенной цилиндрической оболочки, последнюю проверяю! на устойчивость по формуле ai<moo.i, (122) где т - 0,75 -5- 1,00 - коэффициент условия работы; Oj - расчетное напряжение в оболочке; Oo.i принимают равным наименьшей величине из следующих двух: ц/? или сЕI ~ (табл, 16); iR -расчетное сопротивление, Коэффициент с следующим образом зависит от D/2s: d/2s 0,30 50 0,22 100 0,18 2С0 0,16 Круговую цилиндрическую оболочку под действием равномерного давления р с внешней стороны нормальной поверхности проверяют на устойчивость. то 0,2- (123) При 0,5 ао,2 = 0,55£ D /2s\ 2L D 20 2L\D j / 2s \а ao,2 = 0,17£-j Прн 1О<-<20ао, 2 определяется линейной интерполяцией; L и - соответственно длина и толщина цилиндрической оболочки. Цилиндрическую оболочку, подвергаемую одновременно действию напр>-жеиий oj и оз, проверяют на устойчивость по формуле . pD а PD где A=IL , в = Е. ; т, (124) Устойчивость сферической оболочки под действием равномерного давления р, приложенного к внешней поверхности, проверяют по соотношению -то, (125) где m = 0,8 -Ь 1,0 - коэффициент условий работы; D/2 - радиус сферы; s ~- толщина оболочки; ао = 0,1 -но 0,90- СВАРНЫЕ ДЕТАЛИ МАШИН В машиностроении широко используют сварные детали машин (рис. 40 44) При их проектировании необходимо широко применять легированныестали в частности, в термически обработанном состоянии; учитывать, что рабочие размеры элементов часто определяются не условиями прочности, а условиями жесткости-при этом рабоч1:е напряжения принимают значительно ниже допускаемых. Сварные детали, изготовляемые и обрабатываемые по высшим классам точности, подвергают термической обработке (отпуску в термических печах) для устранения изменения размеров в процессе эксплуатации. Для деталей, выпускаемых в значительном количестве, широко используют высокопроизводительные методы сварки (контактную, автоматическую под флюсом, в среде защитных газов)-для конструкций из толстостенных элементов - электрошлаковую сварку, в особенности при толщине элементов свыше 40-50 мм. я а, о а о □ч о, я со я л а, Барабаны в большинстве случаев сваривают из листов. В некоторых барабанах основой их служит каркас из профильного матер нала. Барабаны соединяют с торцовыми стенками, представляющими собой плоские круглые листы, к которым приварена цапфа. В конструкции, приведенной на рис. 43, барабан насажен Рис. 43. Конструкция сварных барабанов на вал, не имеющий разрывов. Для барабанов малых диаметров используют трубы или отливки, для барабанов средних и больших диаметров корпусы вальцуют из одного или нескольких листов, В барабане шахтного подъемника для удобства навивки на поверхность предусмотрены канавки (рис. 44, а), соответствующие диаметру каната. Толщина листов барабана должна допускать их ослабление канавками. Рис. 44. Схема для расчета сварного барабана Барабаны рассчитывают на сжатие, изгиб и кручение. Напряжение сжатия в ободе (126) где d - ширина обода, равная диаметру каната; s - толщина обода; Р - сила натяжения каната. Критическая распределенная сила (рис. 44, б), вызывающая потерю устойчивости барабана, ?кр = . (127) где Е - модуль упругости стали; R - радиус барабана. В канате при запасе, равном 2, допустимая в отношении устойчивости сила .поп--(-5- (IS) 8 \R} |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |