Для специальности 17.05.00.

Расчетно-графические работы

По дисциплине

«Монтаж, эксплуатация и ремонт оборудования»

для специальности 17.05.00.

«Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов»

дневной, заочной и ускоренной форм обучения

Содержание	Стр
1. Расчет на ветровые нагрузки
2. Расчет якорей
3. Расчет стальных канатов
4. Расчет стенок аппаратов на монтажные нагрузки
5. Расчет полиспастов
6. Расчет монтажных мачт
7. Варианты заданий

РАСЧЕТ АППАРАТОВ НА ВЕТРОВУЮ НАГРУЗКУ

Расчетом проверяется прочность и устойчивость аппарата, устанавливаемого на открытой площадке при действии на него ветра. В частности, определяются размеры наиболее ответственного узла аппарата - опоры и фундаментных болтов, которыми крепится опора к фундаменту.

Рис. 1. Схема разбивки аппарата на участки при расчете его на ветровую нагрузку.

Расчет производится исходя из следующих положений ОН 26-01-13—65/Н 1039—65. При отношении высоты аппарата Н/D ³ 15 к его диаметру принимается в виде консольного стержня с жесткой заделкой в фундаменте. При отношении Н/D < 15 — в виде упруго защемленного стержня.

Для аппаратов переменного по высоте сечения в качестве D (в м) принимается

(1).

где обозначения всех величин см. на рис. 1.

Если аппаратимеет изоляцию, то диаметром считается диаметр изолированного аппарата.

Аппарат по высоте условно разбивается на участки — произвольно, но не более чем через 10 м. Сила тяжести каждого участка принимается сосредоточенной в середине участка. Ветровая нагрузка, равномерно распределенная по высоте аппарата, заменяется сосредоточенными силами, приложенными в тех же точках, что и сила тяжести участков.

Нормативный скоростной напор ветра q на высоте от поверхности земли до 10 м для разных географических районов России различен, он принимается по табл. 1.

Таблица 1

Нормативный скоростной напор ветра q на высоте от поверхности земли до 10 м для разных географических районов СССР по ОН 26-01-13 - 65/Н 1039 – 65

Географический район России	I	II	III	IV	V	VI	VII
q 10^2, Мн/м^2 (тс/м^2)	0,027	0,035	0,045	0,055	0,07	0,085	0,1

Для высот более 10 м нормативный скоростной напор Принимается с поправочным коэффициентом Q, величина которого определяется по графику на рис. 2.

Кроме учета изменения нормативного скоростного напора ветра в зависимости от высоты аппарата при расчете на ветровую нагрузку учитываются также динамическое воздействие на аппарат возможных порывов ветра, колебания аппарата и явления резонанса, возникающего в том случае, когда при определенных скоростях ветра частота порывов его совпадает с частотой собственных колебаний аппарата. Для этого при определении расчетной нагрузки от ветра вводится коэффициент увеличения скоростного напора

(2).

где e - коэффициент динамичности, определяемый по графику на рис. 3; при периоде собственных колебаний Т /0,25 сек e =1;

m_i - коэффициент пульсации скоростного напора ветра, определяемый по графику на рис. 4.

Период собственных колебаний аппарата Т в сек определяется раздельно для максимальной и минимальной сил тяжести аппарата по формулам:

§ для аппаратов постоянного сечения при H/D/15

(3);

при H/D<15 (4).

§ для аппаратов постоянного сечения при H/D/15

(5).

Рис.2. График для определения поправочного коэффициента Q на увеличение скоростного напора ветра для высот более 10 м.

Рис. 3. График для определения коэффициента динамичности.

Рис. 4. Карта России с указанием географических районов для определения скоростных напоров ветра (римскими. цифрами указаны географические районы).

Рис. 5. График для определения коэффициента пульсации скоростного напора ветра.

при H/D<15 (6).

где H – высота аппарат, м;

D – диаметр аппарат (без изоляции), м;

E^t – модуль нормальной упругости материала корпуса аппарата при рабочей температуре, МПа;

J – момент инерции верхнего поперечного сечения корпуса аппарата относительно центральной оси, м⁴;

g – ускорение силы тяжести, м/с²;

G – сила тяжести всего аппарата, МН;

G_i – сила тяжести i-ого участка аппарата в МН;

x_i – расстояние i – ого участка аппарата, МН;

K_i – относительное перемещение центров тяжести участков, 1/МНм;

j₀ – угол поворота опорного сечения, 1/МНм;

j – коэффициент, определяемый по графикам рис. 6-8.

Относительное перемещение центров тяжести участков определяется по формуле

, (7)

где А_i – параметр, определяемый по графику рис. 9;

- относительные координаты центров тяжести участков.

Угол поворота опорного сечения определяется по формуле

, (8)

где С_j - коэффициент неравномерного сжатия грунта, при отсутствии данных для грунтов средней плотности принимается Сj»50 МН/м³;

J_j - момент инерции подошвы фундамента относительно центральной оси, м⁴.

Если точные размеры фундамента неизвестны, то J_j приближенно принимается равным J_j=1,3 J_к., где J_к – момент инерции сечения фундаментного кольца аппарата.

Рис. 6. График для определения коэффициента j первой группы ступенчатых аппаратов.

Рис. 7. График для определения коэффициента j второй группы ступенчатых аппаратов.

Рис. 8. График для определения коэффициента j третьей группы ступенчатых аппаратов.

Рис. 9. График для определения параметра A_i.

При установке на одном фундаменте группы аппаратов, жестко связанных между собой в горизонтальном направлении, общий период собственных колебаний таких аппаратов Т (сек) определяется по формуле

(9)

где G_i - сила тяжести каждого аппарата в Мн; H_i – высота каждого аппарата в м; J_ф - момент инерции подошвы общего фундамента относительно центральной оси в м⁴.

Если точные размеры общего фундамента неизвестны, то J_ф приближенно принимается равным , где J_ki - момент инерции сечения фундаментного кольца i -го аппарата.

Сила Р_i в Мн, действующая на i-й участок цилиндрического аппарата от ветрового напора, определяется по формуле

(10)

где b_i - коэффициент увеличения скоростного напора;

q_i - нормативный скоростной напор ветра в Мн/м², о пределяется по табл. 1 с учетом поправочного коэффициента Q;

D_i - наружный диаметр i-го участка аппарата в м, при наличии снаружи аппарата изоляции принимается наружный диаметр изоляции;

h_i - высота i-го участка аппарата в м.

Изгибающий момент от ветровой нагрузки относительно основания аппарата М в МНм определяется по формуле

(11)

где x_i — расстояние i-го участка от основания аппарата в м; n₀ — количество участков, расположенных ниже сечения х₀.

Для аппаратов, оборудованных площадками обслуживания, общий изгибающий момент от ветровой нагрузки М_во определяется по формуле

(12)

где M_в — изгибающий момент без учета обслуживающих площадок в МНм, определяется по формуле (11);

- суммарный изгибающий момент, учитывающий только наличие площадок в МНм.

Дата добавления: 2015-10-21