Лекция № 13
Тема: «Опоры»
Важными конструктивными элементами емкостей и тепловой аппаратуры являются опоры, например лапы (рис. 29). Конструкция и размеры лап стандартизированы, их выбирают в соответствии с ОСТ 26-665–79.
Рис. 29. Схема опирания аппарат: а – на лапы; б – типы лап
Нагрузка на одну опору:
,
где G – сила тяжести аппарата, включая и находящуюся в нем среду; n – число лап, выбираемое по конструктивным соображениям; М – момент внешних
нагрузок, задаваемый перед расчетом, МН · м; λ1 и λ2 – коэффициенты, зависящие от числа лап; при n = 2 λ1 = λ2 = 1; при n = 3 λ1 = 1, λ2 = 1,3; при n = 4 λ1 = 2, λ2 = 1;l1 – плечо нагрузки Q относительно срединной поверхности корпуса:
где b – величина, показанная на рис. 29б, м; fmax – максимальный зазор между аппаратом и подпорной рамой, м (рис. 29а); s0 – толщина стенки аппарата в конце срока его службы.
В соответствии с РТМ 26-319–79 обязательным элементом проверки правильности выбора опор является определение максимальных значений мембранного напряжения σт в стенке корпуса аппарата от действия основных нагрузок и реакции опоры и напряжения при изгибе от действия реакции опоры σи:
,
,
где σт0
– меридиональное напряжение в стенке
аппарата, равное
;
k1 и k2
– коэффициенты, определяемые по рис.
30а, б для лап типа I.
Затем проверяют условие прочности:
, (25)
где σт – значение предела текучести материала стенки при расчетной температуре; А = 1 для условий эксплуатации и А = 1,2 при транспортировании и гидроиспытаниях.
Если условие (25) не выполняется, то требуется применить накладной лист, располагаемый на корпусе аппарата под лапой и служащий для увеличения области местных нагрузок. В этом случае необходимо воспользоваться методом расчета, приведенным в РТМ 26-319–79.
Рис. 30. Кривые для расчета опор: а – k1 = f(γ); б – k2 = f(γ)
Наряду с рассмотренными выше лапами в промышленности широко применяют и другие виды опор (РТМ 26-111–77 и РТМ 26-110–77), например трубчатые, га которые опирается горизонтальная цистерна для жидкости (рис. 31).
Рис. 31. Горизонтальная цистерна для жидкости на трубчатых колесах
При конструировании опор горизонтальных аппаратов следует проверить стенку корпуса на устойчивость в местах опирания. Критическая нагрузка Ркр может быть приближенно найдена при рассмотрении опоры аппарата как круговой арки постоянного сечения с шарнирно опертыми концами, находящейся под действием равномерно распределенной нагрузки (рис. 32):
. (26)
Рис. 32. Схема к расчету стенки корпуса на устойчивость в местах расположения опор
В приведенном уравнение J – момент инерции поперечного сечения полоски листа шириной, равной ширине опоры и кольца жесткости, если последнее имеется. Момент инерции берется относительно оси, параллельной оси аппарата, проходящей через центр масс сечения.
Действительную нагрузку, приходящуюся на 1 см длины опорной поверхности, находят делением реакции опоры аппарата на проекцию дуги опорной поверхности на хорду:
; (27)
при
(28)
Действительная нагрузка должна быть меньше допустимой:
(29)