5.10.2 Проверка прочности сварного шва.

Прочность сварного шва (рисунки 5.8) проверяется в сечении Г-Г прии по формуле

, (5.23)

где F, M – расчетная осевая сжимающая сила и изгибающий момент, определяемые в сечении Г-Г при и в соответствии с таблицей 5.21, Н, Н·м;

D₃=D_вн – внутренний диаметр опорной обечайки, мм;

а₁=S₃ – толщина сварного шва, мм (рисунок 5.7);

S₃ – исполнительная толщина стенки опорной обечайки, мм;

[σ]_оп, [σ]_к – допускаемые напряжения соответственно опорной обечайки и корпуса колонны, при или , МПа.

В курсовом проекте принимаем, что толщина опорной обечайки и соответственно толщина сварного шва равна толщине стенки цилиндрической обечайки корпуса.

Рисунок 5.7 - Узлы соединения опорной обечайки с корпусом колонны

Для рабочих условий :

Для условий испытаний :

Условия выполняются, следовательно, прочность сварного шва обеспечивается.

Результаты проверки представлены в таблице 5.19.

Таблица 5.19 – Исходные данные и результаты проверки прочности сварного шва

Параметр	Рабочее условие(υ = 1)	Условие испытания (υ = 2)
1	2	3
Расчетное сечение	Г-Г	Г-Г
Изгибающий момент, МН м	М1 =1619469	M2=1665114
Осевая сжимающая сила, Н	F1=800909	F2=2201792
Толщина сварного шва а, мм	а=Sгост =18	а =Sгост =18
Допускаемое напряжение для материала корпуса, МПа	[]tкор=165	=272,72
Допускаемое напряжение для материала опоры, МПа	[]tоп=196	=272,72
Проверка прочности	прочность сварного шва обеспечивается	прочность сварного шва обеспечивается

5.11 Расчет анкерных болтов

Расчет прочности анкерных болтов (рисунок 5.11) производится для сечения Е-Е для условий монтажа (), поскольку именно в этих условиях аппарат имеет наименьший вес и, соответственно, осевую сжимающую силу и положительные напряжения от изгибающего момента могут превысить отрицательные напряжения от осевой сжимающей силы, часть болтов будет работать на растяжение, что может привести к их разрыву.

Рисунок 5.11 – Схема анкерного болта

При расчете анкерных болтов определяют, работают ли они под нагрузкой (воспринимают растягивающие напряжения) или служат только для фиксации аппарата, по соотношению

, (5.24)

или

. (5.25)

Если , то напряжения от изгибающего момента меньше, чем напряжения от сжимающей осевой нагрузки и суммарные напряжения от этих двух нагрузок отрицательные, все болты не воспринимают растягивающие напряжения и поэтому служат только для фиксации аппарата от опрокидывания (рисунок 5.12).

В этом случае болты не рассчитываются, а их диаметр и количество принимаются конструктивно по следующим рекомендациям:

- число болтов должно быть не менее 4 при М24 – для колонн D₁<1400 мм;

- число болтов должно быть не менее 6 при М30 – для колонн 1400<D₁≤2200 мм.

При D₁>2200 мм болты диаметром М36 мм устанавливают с шагом 1200 мм, но во всех случаях число болтов должно быть не менее 12.

Если, то положительные напряжения (σ_M) от изгибающего момента М₃ в сечении Е-Е больше, чем отрицательные напряжения (σ_F) от осевой сжимающей силы F₃, т. е. суммарные напряжения с наветренной стороны аппарата положительны, часть болтов работает на растяжение, может произойти их разрыв и их необходимо рассчитать на прочность.

Для условий монтажа ():

Так как не выполняется условие (5.25), болты рассчитываются по формуле:

+С, (5.26)

где n=z_б – число болтов, определяется по таблицам Ж3, Ж4 Приложения Ж.

[σ]_бол – допускаемое напряжение материала анкерных болтов, МПа, принимается по таблице Ж5 Приложения Ж;

D_б –диаметр болтовой окружности, мм, определяется по таблицам Ж3, Ж4 Приложения Ж;

- коэффициент, определяемый по рисунку Ж1 Приложения Ж или по формуле 5.27

(5.27)

Внутренний диаметр резьбы болта должен быть не менее стандартного значения d_Б (таблицы Ж3, Ж4 Приложения Ж) , т.е. должно выполняться условие d_Б d_{Б рас}.

Рисунок 5.12 – Болты в правой части опоры воспринимают растягивающие напряжения (), в левой - наблюдается местная потеря устойчивости

Результаты расчета анкерного болта на прочность представлены в таблице 5.20.

Таблица 5.20 – Исходные данные и результаты проверки прочности анкерных болтов

Параметры	Условия монтажа ()
1	2
Расчетное сечение	Е-Е
Изгибающий момент, МН м	M3=1065867
Осевая сжимающая сила	F3=484971
Материал болта	ВСт5
Допускаемое напряжение для материала болта, МПа	[]бол = 126
Количество болтов	zб = 24
Диаметр болта (конструктивное значение)	М42
Необходимо рассчитывать болты на прочность или можно выбрать конструктивно	рассчитываем
Проверка прочности болта (сравнение расчетного значения диаметра резьбы болта dБ с заданным конструктивно), вывод	условие выполняется

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта была сконструирована и рассчитана стабилизационная колонна установки изомеризации легких бензиновых фракций по технологии «Изомалк-2».

В первом разделе проекта в основной части сформулирована цель и задачи курсового проектирования применительно к заданному аппарату.

Во втором разделе были определены пожаровзрывоопасные свойства перерабатываемой среды в аппарате, а также найден класс опасности вредных веществ, которые могут воздействовать на организм человека при эксплуатации конструируемого аппарата.

Третий раздел посвящен конструированию колонного аппарата. Здесь описывается его назначение, устройство, принцип работы, а также осуществляется конструктивная проработка аппарата технологической установки. Этот раздел содержит материалы, отражающие рациональную компоновку внутренних и внешних устройств и узлов аппарата, наличие основных и вспомогательных штуцеров, лазов, люков, приспособлений для установки средств КИП, предохранительных клапанов, здесь же описывается конструкция и принцип действия внутренних устройств аппарата.

В четвертом разделе производится расчет аппарата на прочность под дей­ствием внутреннего давления. В процессе выполнения данного расчета рас­сматриваются вопросы выбора конструкционных материалов, определяет ос­новные расчетные параметры и коэффициент прочности сварного шва, исполь­зуя при этом сведения из нормативно-технических документов (ГОСТов и ОСТов). Заканчивается раздел описанием технической характеристики аппарата.

Пятый раздел посвящен расчету колонных аппаратов на действие ветро­вых нагрузок. В этом разделе проверяется прочность корпуса колонного аппа­рата и опорной обечайки под совместном воздействием давления, осевой сжи­мающей силы и изгибающего момента, возникающего от ветровых нагрузок.

Стабилизационная колонна, рассчитанная в данном курсовом проекте, отвечает всем требованиям для аппаратов подобного типа, все условия прочности выполняются.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Справочник нефтепереработчика /под ред. Ластовкина Г.А., Радченко Е.Д., Рудина М.Г. – Л.: Химия, 1986. - 649 с.

2 Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. – М.: Ассоциация «Пожнаука», 2004. – 713 с.

3 Федеральный закон от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности".

4 Регламент установки изомеризации легких бензиновых фракций по технологии «Изомалк-2», 2010, - 484с.

5 ОСТ 26 291 – 94. Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия. - М.: НПО ОБТ, 1994.- 336 с.

6 ГОСТ Р 52857.1 – 2007 – ГОСТ Р 52857.12 – 2007. – М.:Стандартинформ, 2008. - 309 с.

7 ГОСТ Р 51273-99 (2006). Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.- М.: Госстандарт России, 1999.- 11 с.

8 ГОСТ Р 51274-99 (2006). Сосуды и аппараты. Аппараты колонного типа.- М.: Госстандарт России, 1999.- 11 с.

9 ОСТ 26 – 291 – 87. Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия.

10 ГОСТ 24757 – 81. Сосуды и аппараты. Аппараты колонного типа. Нормы и методы расчета на прочность.- М.: Госстандарт России, 2008.- 18 с.

11 ОСТ 26 – 467 – 94. Опоры цилиндрические и конические вертикальных аппаратов.- М.: Госстандарт России, 2005.- 21 с.

12 ОСТ 26 – 467 – 78. Расчет опор для колонных аппаратов.- М.: Госстандарт России, 2003.- 15 с.

13 Колонные аппараты: каталог. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1978. - 30 с.

14 Колонные аппараты: каталог. –М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1987, - 27 с.

15 Марочник сталей и сплавов /под ред. В.Г.Сорокина.- М.: Машиностроение, 1989. – 640 с.

16 Конструкционные материалы: справочник. – М.: Машиностроение, 1990. - 688 с.

17 Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: учебник для вузов в 3 т.- М.: МГУИЭ, 2002. -2300 с.

18 Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. - Л: Машиностроение, 1981. - 382 с.

19 Судаков Е.Н. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки.- М.: Химия, 1999. – 568 с.

20 АТК 24.200.04. Опоры цилиндрические и конические вертикальных аппаратов.- М.: Госстандарт России, 2005.- 11 с.

38