![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Расчет элементов резервуара |
Общие положения. Все расчеты выполнены по методу предельных состояний по нормам СССР СНиП 2-23-81 и СНиП 2.01.07-85 с использованием, изданных в 1994 г норм Украины по проектированию нефтяных резервуаров «ВБН В.2.2-58.2-94». Нормы позволяют выбрать класс сталей для элементов резервуаров, рекомендуют вид сварки и сварочных материалов, метод монтажа, конструктивные решения, типы фундаментов и оснований. Здесь же даются указания по защите резервуаров от коррозии, охране окружающей среды, противопожарным мероприятиям. Расчет стенки цилиндрических вертикальных резервуаров. 1.Однослойная стенка. Стенка испытывает различные виды воздействий. Гидростатическое и избыточное давление вызывают в ней двухосное растяжение. Снеговая, ветровая нагрузка масса стенки и крыши сжимают стенку. В резервуарах также возможен вакуум, т.е. нагружение, при котором внешнее давление больше внутреннего. Эта нагрузка вызывает сжатие стенок в радиальном направлении. Указанные выше нагружения провоцируют в стенке, за исключением особых зон, плоско - напряженное состояние. Особые зоны называются зонами «краевого эффекта». В них появляются изгибные напряжения, которые быстро затухают. Причины, вызывающие изгибающие моменты вдоль образующих, различные конструктивные элементы, стесняющие деформации от внутреннего давления: сопряжения корпуса и днища, корпуса и кровли, кольцевые ребра, изменение толщины стенки, врезные патрубки и отверстия для люков и т.д. Алгоритм расчета стенки следующий. Вначале из условия растяжения, вызванного внутренним давлением, определяют толщины обоих поясов. Далее выполняется проверка устойчивости стенки вдоль образующей и в поперечном направлении. В случае необходимости некоторые пояса утолщаются. Окончательно производится определение усилий «краевого эффекта» и проверка прочности с учетом всех компонент напряженного состояния. Как известно, напряженное состояние любой оболочки, загруженной внутренним давлением, выражается уравнением Лапласа: =Ry 1 и 2 (кн/см) – меридиональное (продольное) и кольцевое усилия в оболочке; r1 и r2 (см) – главные радиусы кривизны оболочки. Ру – нормальное давление в определяемом кольцевом сечении оболочки «у», считая снизу. Ру=Р2 Ри где Р2 =r(Н-( -1)h-a)gf1 (кн/см2) – гидростатическое давление, определяемое для каждого пояса, на расстоянии «а» от нижней кромки пояса. - номер пояса стенки, с высотой пояса «h»(см), h=149 см; а=30 см – сечение пояса, отщитываемое от нижней кромки пояса, где растягивающие напряжения максимальны. Ри=Ро gf2 ;Ро=0,0002 кн/см2 – избыточное давление. gf1=1,0 и gf2=1,2 – коэффициенты надежности по нагрузке. r=0,0000085 кн/см3 –плотность бензина. Формула для определения толщины каждого пояса, начиная снизу, по условию прочности кольцевых сварных швов на растяжение: ci= C1 C2 (см); С1 – припуск на коррозию, определяемый по техническим условиям. Первоначально принимаем 1мм. С2 – минусовое предельное отклонение по толщине проката, принимаемое по соответствующим стандартам. Здесь =0. gс – коэффициент условия работы. Для нижнего пояса 0,6, а для остальных 0,7.
R=1995 см – радиус резервуара. Толщина стенки должна быть не менее 8 мм (для данного резервуара) и быть согласована с сортаментом толстолистовой стали. Если резервуар будет рулонируемым, то толщина стенки должна быть не более 17 мм. Сначала подберем толщину стенок резервуара из стали С 255, Ry=24 кн/см2 (табл. 1), а затем из стали С 345, Ry=33,5 ( =2-10) или 31,5 ( =11-20) кн/см2(табл. 2). Таблица №1. Вариант 1. Номер пояса Класс стали Ри, кн/см2 Р2, кн/см2 Ру, кн/см2 ci, см расч. ci, мм сорт. 1 С 255 0,00024 0,014943 0,015183 2,203478 25 2 С 255 0,00024 0,013677 0,013917 1,752584 18 3 С 255 0,00024 0,01241 0,01265 1,602188 17 4 С 255 0,00024 0,011144 0,011384 1,451791 16 5 С 255 0,00024 0,009877 0,010117 1,301394 14 6 С 255 0,00024 0,008611 0,008851 1,150997 12 7 С 255 0,00024 0,007344 0,007584 1,0006 11 8 С 255 0,00024 0,006078 0,006318 0,850203 9 9 С 255 0,00024 0,004811 0,005051 0,699806 8 10 С 255 0,00024 0,003545 0,003785 0,549409 8 11 С 255 0,00024 0,002278 0,002518 0,399013 8 12 С 255 0,00024 0,001012 0,001252 0,248616 8 Таблица №2. Вариант 2. 1 C 345 0,00024 0,014943 0,015183 1,70265 17 2 C 345 0,00024 0,013677 0,013917 1,359112 14 3 C 345 0,00024 0,01241 0,01265 1,244524 14 4 C 345 0,00024 0,011144 0,011384 1,129936 12 5 C 345 0,00024 0,009877 0,010117 1,015348 11 6 C 345 0,00024 0,008611 0,008851 0,852953 10 7 C 345 0,00024 0,007344 0,007584 0,745206 8 8 C 345 0,00024 0,006078 0,006318 0,637459 8 9 C 345 0,00024 0,004811 0,005051 0,529712 8 10 C 345 0,00024 0,003545 0,003785 0,421965 8 11 C 345 0,00024 0,002278 0,002518 0,314218 8 12 C 345 0,00024 0,001012 0,001252 0,206471 8 Для обеспечения возможности рулонирования резервуара принимаем 3 Вариант – комбинированную однослойную стенку из сталей С255 и С345 со следующими толщинами стенок: Таблица № 3. пояса 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Сталь С345 С345 С345 С345 С345 С345 С345 С345 С255 С255 С255 С255 Толщина 17 14 14 12 11 10 8 8 8 8 8 8 Проверка устойчивости стенки. Проверка устойчивости каждого пояса от нагрузок направленных вдоль образующих. Проверка производится по формуле: s1&l ;=gсscr 1 здесь: gс=1; s1= ; 1= к сн в p (кн/см2) -суммарное сжимающее усилие в нижнем сечении каждого пояса от воздействия массы крыши, веса снега, вакуума и массы корпуса расположенного выше рассматриваемого сечения (включая рассматриваемый пояс). Масса крыши (с учетом оборудования на ней) к= (кн/см); Масса снега на крыше сн= (кн/см); S=So gf2 m k So=0,5 (кн/м2) нормативное значение веса снегового покрова ; gf2 =0,7 – коэффициент надежности по нагрузке; m=1 – коэффициент, учитывающий конфигурацию кровли; k=1,2-0,1V=0,7; V=5м/с. Вакуум. в= (кн/см); Рв=0,000025 (кн/см2) gf3=1,2. Масса стенки. p= (кн/см); Масса корпуса расположенного выше рассм. сечения Qc'= (12-i 1) (кн); Масса опорного кольца Qo.k.=210 (кн); Масса стенки Qc=Vc r=257715 7.85 10-3=2023 кн; i-номер пояса. Определение критического напряжения. Критическое напряжение определяется по формуле: scr 1= ,где Е=21000 кн/см2; R=1995 см – радиус резервуара; ci – толщина i-того пояса; С – коэффициент, определяемый в зависимости от отношения R/ ci .
Результаты вычислений сведены в таблице № 4. Таблица №4. Номер пояса сi, см к , кн/см сн, кн/см в, кн/см р, кн/см 1, кн/см s1, кн/см2 R/ c С scr 1 , кн/см2 1 1,7 0,0612 0,0241 0,0299 0,190148 0,305348 0,179616 1173,529 0,078 1,395789 2 1,4 0,0612 0,0241 0,0299 0,175769 0,290969 0,207835 1425 0,072 1,061053 3 1,4 0,0612 0,0241 0,0299 0,161389 0,276589 0,197564 1425 0,071 1,046316 4 1,2 0,0612 0,0241 0,0299 0,147009 0,262209 0,218508 1662,5 0,069 0,871579 5 1,1 0,0612 0,0241 0,0299 0,132629 0,247829 0,225299 1813,636 0,066 0,764211 6 0,9 0,0612 0,0241 0,0299 0,118249 0,233449 0,259388 2216,667 0,064 0,606316 7 0,8 0,0612 0,0241 0,0299 0,10387 0,21907 0,273838 2493,75 0,061 0,513684 8 0,8 0,0612 0,0241 0,0299 0,08949 0,20469 0,255863 2493,75 0,061 0,513684 9 0,8 0,0612 0,0241 0,0299 0,07511 0,19031 0,237888 2493,75 0,061 0,513684 10 0,8 0,0612 0,0241 0,0299 0,06073 0,17593 0,219913 2493,75 0,061 0,513684 11 0,8 0,0612 0,0241 0,0299 0,04635 0,16155 0,201938 2493,75 0,061 0,513684 12 0,8 0,0612 0,0241 0,0299 0,031971 0,147171 0,183964 2493,75 0,061 0,513684 Устойчивость всех поясов обеспечена. Проверка устойчивости стенки на нагрузки, направленные нормально к ее поверхности. Стенка может потерять устойчивость от действия вакуума и давления ветра. Устойчивость теряет стенка, находящаяся между точками закрепления. Такими закреплениями являются кольцевые ребра. Если их нет, то стенка может потерять устойчивость между днищем и крышей, т.е. на всю высоту. Проверка производится по следующей формуле: s2&l ;scr 2 gс Напряжение s2= ,(кн/см2),где W=0,5Wo K1 С2 Wo=0,30 кн/м2 – скоростной напор ветра в районе г. Днепропетровска; К1=1,045 – коэффициент, учитывающий увеличение скоростного напора ветра по высоте (принимаем для местности типа А); С2=0,9 – аэродинамический коэффициент; Рвак=0,000025 кн/см2; gf2=1,2; R=1995 см – радиус резервуара. Приведенная толщина стенки определяется для участка стенки, расположенной между точками закрепления: пр= (см); li – длина участка, расположенного между точками закрепления; hi=149 см – высота пояса; ci – толщина i-того пояса. Критическое напряжение определяем по формуле: scr 2=0,55 Е ()^3/2 Е=21000 кн/см2. Результаты вычислений приведены в таблице № 5. Таблица № 5. Резервуар пр, см Li, см s2, кн/см2 scr2, кн/см2 1 2 3 4 5 6 Без промежуточного ребра жесткости 1,05 1788 0,3249 0,155606 уст-ть не обеспечена 1 2 3 4 5 6 С ребром жесткости: нижняя часть 1,214 1043 0,281009 0,33163 уст-ть обеспечена верхняя часть 0,8 745 0,426431 0,248364 уст-ть не обеспечена Так как устойчивость верхней части стенки не обеспечена, необходимо увеличить ее толщину. Примем толщину верхней части стенки 1,0 см, тогда 1 2 3 4 5 6 Верхняя часть 1 745 0,341145 0,3471 уст-ть обеспечена Проверим каждый пояс в отдельности на устойчивость по формуле: &l ;=gс , где gс=1,0; Таблица № 6. Номер пояса сi, см s1, кн/см2 scr 1 , кн/см2 s2 , кн/см2 scr 2 кн/см2 &ari g; 1 2 3 4 5 6 7 1 1,7 0,179616 1,395789 0,200674 3,846783 0,170705 2 1,4 0,207835 1,061053 0,243675 2,874857 0,264429 3 1,4 0,197564 1,046316 0,243675 2,874857 0,257144 4 1,2 0,218508 0,871579 0,284288 2,281372 0,352297 5 1,1 0,225299 0,764211 0,310132 2,002227 0,421066 6 0,9 0,259388 0,606316 0,37905 1,481795 0,639496 7 0,8 0,273838 0,513684 0,426431 1,241822 0,817892 8 0,8 0,255863 0,513684 0,426431 1,241822 0,782899 9 0,8 0,237888 0,513684 0,426431 1,241822 0,747907 10 0,8 0,219913 0,513684 0,426431 1,241822 0,712915 11 0,8 0,201938 0,513684 0,426431 1,241822 0,677924 12 0,8 0,183964 0,513684 0,426431 1,241822 0,642932 Так как все значения 7-го столбца меньше gс, значит устойчивость каждого пояса в отдельности обеспечена.
Сухой, получилась гораздо больше ожидаемой. Чтобы уложиться в заданные лимиты, пришлось повести радикальную борьбу за снижение массы планера, в т.ч. пойти на такой исключительный для советского авиапрома шаг, как проведение прочностного расчета элементов конструкции из условия действия нагрузок, составляющих 85% от расчетных, с возможным последующим усилением конструкции по результатам статиспытаний. Кроме того, удалось убедить ЦАГИ и Заказчика в том, что расчет прочности при максимальной перегрузке следует вести не при 80% запасе топлива на борту, а при половинном – именно в такой конфигурации истребителю предстоит вести воздушный бой. С проблемой снижения массы планера оказалась тесно связана проблема обеспечения его жесткости. В связи с требованием летать со скоростями до 1500 км/ч у земли и 2500 км/ч на большой высоте, крыло и оперение истребителя были спроектированы с малыми относительными толщинами, что создавало опасность возникновения изгибно-крутильного флаттера крыла. С другой стороны, испытания конструктивно подобных моделей обнаружили малоизученные вертикальные изгибные колебания фюзеляжа
1. Расчет элементов резервуара
2. Расчет элементов высокочастотной коррекции усилительных каскадов на биполярных транзисторах
3. Проектирование ГИС и расчет элементов узлов детектора СВЧ сигналов
5. Расчет элементов ферменно-стержневой конструкции
9. Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем
10. Расчет и конструирование стальных несущих элементов
11. Проект тележки электровоза и расчет основных несущих элементов
12. Типы и элементы планировочной структуры города
13. Разведение и содержание аквариумных рыб с элементами исследования
14. Гражданская Оборона. Расчет параметров ядерного взрыва
16. Сравнение договоров подряда и купли - продажи, форма расчета-инкассо, типы ведения бизнеса
17. Формы денежных расчетов в коммерческой деятельности
18. Учет расчетов с бюджетом по налогам
19. Семейное право: предмет, элементы, правоотношения
20. Правоотношения: понятие, сущность, элементы
21. Учет и анализ расчетов с персоналом по оплате труда в организации
26. Понятие, назначение и составные элементы систем программирования
28. Программы для расчета на прочность совместимые с AutoCad
29. Расчет дифференциального уравнения первого, второго и третьего порядка методом Эйлера
30. Методы расчета электрических полей
31. ЭЛЕМЕНТЫ СОСТАВА ПРЕСТУПЛЕНИЯ
33. Расчет потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции
34. Расчет платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от передвижных источников
35. Элементы художественного творчества на уроках развития речи в начальной школе
36. Использование элементов проблемного обучения в преподавании экологии
37. Политический режим, как элемент формы государства
41. Разработка технологии плавки стали в электродуговой печи ДСП-80 и расчет ее механизма
42. Расчет ленточного конвейера для литейного цеха
43. Расчет мощности и выбор двигателя для механизма циклического действия
44. Расчет электроприводов постоянного и переменного тока
45. Тяговый расчет локомотива ВЛ-80Р
46. Расчет духступенчатого редуктора
47. Расчет зубчатых и червячных передач в курсовом проектировании
48. Расчет пароводяного подогревателя
49. Расчет турбогенератора мощностью 20МВт
51. Расчет силового трансформатора
52. Расчет и проектирование одноступенчатого, цилиндрического, шевронного редуктора общего назначения
53. Расчет тепловой схемы с паровыми котлами
57. Техническая эксплуатация автомобилей. Расчет вероятности безотказной работы деталей ЦПГ
59. Расчет внешних скоростных характеристик двигателя внутреннего сгорания
60. Расчеты структурной надежности систем
61. Пояснительная записка к курсовому проекту по ТММ Расчет редуктора
63. Расчет комбинированной шлицевой протяжки группового резания
64. Расчет режимов резания при фрезеровании (Методические рекомендации)
65. Расчет конвейерной установки в условиях ш. "Воркутинская"
66. Расчет тепловой схемы ПТУ К-500-65 (3000 (Часть пояснительной к диплому)
67. Кинематический и силовой расчет привода
68. Расчет механизмов – козлового консольного крана грузоподъемностью 8 тонн
69. Расчет теплопотерь и системы отопления индивидуального жилого дома
73. Расчет на ЭВМ шпиндельного узла
75. Расчет вакуумной ректификационной колонны для разгонки нефтепродуктов
76. Расчет вальцовых механизмов подач деревообрабатывающих станков
77. Производство портландцемента и расчет компонентов
78. Составление плана раскроя пиловочного сырья и расчет технологических потоков лесопильного цеха
79. Расчет технических нормативов дороги
82. Расчет трансфинплана грузового АТП
85. Расчет импульсного усилителя
89. Расчет редуктора приборного типа
90. Расчет линейных цепей методом топологических графов
91. Расчет топологии толстопленочной микросхемы
92. Расчет характеристик канала вывода СИ (синхротронного излучения)
93. Диагностика отказов элементов и устройств автоматического управления
94. Расчет некогерентной радиолокационной измерительной системы кругового обзора
95. Расчет радиорелейной линии связи прямой видимости
96. Расчет компенсационных стабилизаторов напряжения
97. Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных транзисторах
98. Расчет параметров ступенчатого p-n перехода (zip 860 kb)
99. Расчет настроек автоматического регулятора 2
100. Энергетический расчет спутниковой линии связи для передачи телевизионных сигналов