1 Конструкция колонны и условие эксплуатации
![]()
|
Найдем вес наружных устройств по формулеGн.у.=0,1GК, (0) Gн.у.=0,1410,77=41,077 кН. По формуле (89) GA=410,77+34,207+28,3+23,434+41,077=537,788 кН. Найдем вес аппарата при монтаже GА.М. = GK + GИЗ + GН.У + GВ.У, (0) GA.М=410,77+34,207+28,3+41,077=514,354 кН Максимальный вес аппарата определяется по формулеGAmax = GK+GНУ+GВУ+Gиз.+GВ, (0) где GВ вес воды. GВ=(((DB)2/4)HЦ+2Vд)(воды)20g, (0) GB = ((3,141,22/4)25,9+20,45)10009,81=296,039 кН, Gmax=410,77+34,207+41,077+28,3+296,039=810,393 кН. 6.2 Выбор опоры С учетом минимального веса аппарата GА=810,393 кН по ОСТ 26-467-78 выбирается опора 3 типа с кольцевым опорным поясом, показан на рисунке , со следующими основными размерами: высота опоры H1=2000 мм; наружный диаметр кольца D1=1480 мм; диаметр D2=1150 мм; диаметр Dб=1360 мм; толщина стенки опоры s1=10 мм; толщина стенки опоры s2=20 мм; толщина стенки опоры s3=20 мм; число болтов zб=16 шт.; диаметр отверстия под болт d2=35 мм; диаметр болтов dб=М30. Рисунок 11 – Конструкция цилиндрической опоры 3 типа 7 Расчет на ветровую нагрузку Цель расчета: определение расчетных усилий для колонны от ветровых нагрузок. Исходные данные для расчета: – высота колонны H=30,3 м; – коэффициент неравномерности сжатия грунта CF=2×108 H/м3; – скоростной напор ветра 0,0005 МН/м2; – модуль продольной упругости Е=1,75×105 МПа; 7.1 Определение периода собственных колебаний колонны Колонну разбиваем по высоте на три участка. Расчетная схема показана на рисунке 12. Вес участка аппарата принимают сосредоточенным в его середине. Нагрузку от веса аппарата прикладывают вертикально, а ветровую горизонтально. ![]() Рисунок 12 – Расчетная схема колонны Период основного тона собственных колебаний аппарата переменного сечения следует определим по формуле T=2H ![]() где i относительное перемещение центров тяжести участков рассчитываемое по формуле ![]() где i коэффициент, определяемый по формуле ![]() коэффициент, определяемый по формуле ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Момент инерции сечения аппарата найдем по формуле ![]() ![]() ![]() ![]() Момент сечения подошвы фундамента ![]() ![]() Проведем расчет по формулам (102)…(108) ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 7.2 Определение изгибающего момента от ветровой нагрузки При расчете ветровая нагрузка, распределенная непрерывно по высоте аппарата, заменяется сосредоточенными горизонтальными силами Pi, приложенными в серединах участков, как показано на рисунке 12. Изгибающий момент в расчетном сечении на высоте ![]() ![]() где MvJ ветровой момент от действия ветра на площадки обслуживания, Нм. Ветровая нагрузка на i м участке ![]() Статическая составляющая ветровой нагрузки на i м участке ![]() Динамическая составляющая ветровой нагрузки на i м участке ![]() Нормативное значение статической составляющей ветровой нагрузки на середине i го участка аппарата ![]() где q 0 определяется по ГОСТ Р 51273-99, q0=230 H/м2; ![]() для аппаратов круглого сечения K = 0,7. Коэффициент динамичности находится в зависимости от параметра ![]() Коэффициент динамичности определяется по формуле ![]() Коэффициент пространственной корреляции пульсации ветра определяют по формуле ![]() Приведенное относительное ускорение центра тяжести i го участка ![]() где i , n относительное перемещение i го и n го участка при основном колебании Если X 10, то ![]() Если X 10, то m n = 0,6. Изгибающий момент в расчетном сечении на высоте ![]() ![]() где АJ общая площадь, включенная в контур площадки, м2. Коэффициент J по формуле ![]() Проведем расчет по формулам (111)…(123). ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() m2=0,6, ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 8 Расчёт корпуса аппарата от совместного действия всех нагрузок [5]Цель расчёта: Проверка аппарата на прочность и устойчивость в результате совместного действия всех нагрузок Исходные данные: p – расчётное давление, PR=11 МПа; D – внутренний диаметр аппарата, D=1200 мм; s – толщина стенки аппарата, S=50 мм; c – сумма прибавок к толщине стенки, С=2 мм; F – расчётное осевое сжимающее усилие в сечении У-У , F = 0,81 МН ; М – расчётный изгибающий момент в сечении У-У , М = 0,206 МН×м ; fт – коэффициент прочности кольцевого сварного шва , fт =1; fp – коэффициент прочности продольного сварного шва , fp=1. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() М G Направление ветра ![]() ![]() У У ![]() Рисунок 13 – Расчётная схема аппарата 8.1 Проверка корпуса аппарата на прочность 8.1.1 Проведем расчет для рабочего условия Рассчитываем продольные напряжения на наветренной стороне по формуле ![]() где F – осевое сжимающие усилие при рабочих условиях, F=0,537 МН; ![]() Рассчитываем продольные напряжения на подветренной стороне по формуле ![]() ![]() Кольцевые напряжения рассчитываем по формуле ![]() ![]() Рассчитываем эквивалентные напряжения на наветренной стороне по формуле ![]() ![]() Рассчитываем эквивалентные напряжения на подветренной стороне по формуле ![]() ![]() Проверяем условие прочности по следующим условиям - на наветренной стороне ![]() 124,04 МПа < 145×1 МПа. - на подветренной стороне ![]() 124,31 МПа<145 МПа. Условие прочности выполняются. 8.1.2 Проведем расчет при условии монтажа Рассчитываем продольные напряжения на наветренной стороне по формуле ![]() где F – осевое сжимающие условие при монтаже, F=0,514 МН; По ГОСТ Р 51274 – 99 при условии монтажа p=0 МПа. ![]() Рассчитываем продольные напряжения на подветренной стороне по формуле ![]() ![]() Кольцевые напряжения рассчитываем по формуле ![]() ![]() Рассчитываем эквивалентные напряжения на наветренной стороне по формуле ![]() ![]() Рассчитываем эквивалентные напряжения на подветренной стороне по формуле ![]() ![]() Проверяем условие прочности по следующим условиям - на наветренной стороне ![]() 0,954 МПа < 145×1 МПа. - на подветренной стороне ![]() 6,635 МПа<145 МПа. Условия прочности выполняются. Проверка корпуса аппарата на устойчивость Проверка устойчивости для рабочего условия и при условии испытания. Допускаемая сжимающая сила из условия прочности сечения У-У корпуса аппарата определяется по формуле ![]() ![]() Допускаемая осевая нагрузка из условия местной устойчивости формы определяется по формуле ![]() ![]() ![]() Допускаемая осевая сжимающая сила из условия устойчивости формы определяется по формуле ![]() где – гибкость аппарата; ![]() ![]() ![]() ![]() . Определяем эквивалентную сжимающую осевую силу по формуле ![]() ![]() ![]() Определяем допускаемый изгибающий момент из условия прочности ![]() ![]() Определяем допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости ![]() ![]() ![]() Определяем допускаемый изгибающий момент по формуле ![]() ![]() ![]() Проверяем аппарат на устойчивость от совместного действия нагрузок по условию ![]() При условиях испытания ![]() ![]() Условие выполняется. При рабочих условиях ![]() Условие устойчивости выполняется, следовательно, аппарат сохраняет прочность и устойчивость под действием совместно действующих нагрузок. 9 Расчет опоры Цель расчёта: проверка опоры аппарата на прочность и устойчивость. Исходные данные: p – расчётное давление, PR=0,11 МПа; D – внутренний диаметр опоры, D=1200 мм; s – толщина стенки обечайки опоры, S=8 мм; c – сумма прибавок к толщине стенки, С=2 мм; F – расчётное осевое сжимающее усилие в сечениях, F = 0,81 МН ; М – расчётный изгибающий момент в сечениях, М=0,206 МН×м ; fт – коэффициент прочности кольцевого сварного шва, fт =1; fp – коэффициент прочности продольного сварного шва, fp=1. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() S4 S2 1:5 D ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() S 2000 y z z y ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() d1 S3 D2 x x ![]() Dб ![]() D1 Рисунок 14 – Расчётная схема цилиндрической опоры 9.1 Проверка обечайки опоры на прочность 9.1.1 Проведем расчет обечайки для рабочего условия Рассчитываем продольные напряжения на наветренной стороне по формуле ![]() где F – осевое сжимающие усилие при рабочих условиях, F=0,537 МН; ![]() Рассчитываем продольные напряжения на подветренной стороне по формуле ![]() ![]() Кольцевые напряжения рассчитываем по формуле ![]() ![]() Рассчитываем эквивалентные напряжения на наветренной стороне по формуле ![]() ![]() Рассчитываем эквивалентные напряжения на подветренной стороне по формуле ![]() ![]() Проверяем условие прочности по следующим условиям - на наветренной стороне ![]() 12,1 МПа < 145×1 МПа. - на подветренной стороне ![]() 48,61 МПа<145 МПа. Условие прочности выполняются. 9.1.2 Проведем расчет обечайки при условии монтажа Рассчитываем продольные напряжения на наветренной стороне по формуле ![]() где F – осевое сжимающие условие при монтаже, F=0,514 МН; По ГОСТ Р 51274 – 99 при условии монтажа p=0 МПа. ![]() Рассчитываем продольные напряжения на подветренной стороне по формуле ![]() ![]() Кольцевые напряжения рассчитываем по формуле ![]() ![]() Рассчитываем эквивалентные напряжения на наветренной стороне по формуле ![]() ![]() Рассчитываем эквивалентные напряжения на подветренной стороне по формуле ![]() ![]() Проверяем условие прочности по следующим условиям - на наветренной стороне ![]() 11,5 МПа < 145×1 МПа. - на подветренной стороне ![]() 43,8 МПа<145 МПа. Условия прочности выполняются. 9.1.3 Проверка прочности сварного шва соединяющего корпус аппарата и опорную обечайку Проверку прочности проведем по формуле ![]() где а – катет сварного шва, а=2 мм; []0 – допускаемое напряжения для материала опоры, []0=145 МПа. ![]() ![]() Условие выполняется. 9.1.4 Проверка устойчивости опорной обечайке Проверку устойчивости в сечение Z-Z проведем по формуле ![]() где [F] – допускаемое осевое усилие, определяем по ГОСТ 14249, [F]=3,109 МПа; [M] – допускаемый изгибающий момент, определяем по ГОСТ 14249, [M]=0,867 МНм; 1, 2, 3 – коэффициенты , 1=0,99, 2=0,96, 3=0. ![]() 0,511 Условие выполняется. 9.2 Расчет Элементов опорного узла 9.2.1 Рассчитаем толщину нижнего опорного кольца s1 по формуле ![]() где 1 – коэффициент, находится по графику [4], 1=0,85; b2 – расстояние от обечайки до внешнего края нижнего кольца, b2=125 мм; []A – допускаемое напряжение для материала опоры, []A=142 МПа; b1 – ширина нижнего опорного кольца, b1=330 мм; Dб – диаметр окружности анкерных болтов, Dб=1360 мм; s0 – исполнительная толщина обечайки опоры, s0=8 мм. ![]() ![]() ![]() Принимаем s1=20 мм. Библиография1 ОСТ 26-291-94 2 ГОСТ 14249-89. Нормы метода расчета на прочность 3 ГОСТ 24755-89. нормы и методы расчета на прочность укреплений отверстий 4 ГОСТ Р 51274-99. Сосуды и аппараты колонного типа, нормы и методы расчёта на прочность. – М.: Издательство стандартов, 1999. – 11 с.145>145> |