2.1 Расчет такелажной оснастки

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 150411 00 00 00 ПЗ

2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет такелажной оснастки

Исходные данные:

P = 1800 мм - внутренний диаметр аппарата;

H = 4054 мм – общая высота аппарата;

V = 7.5 м ³ – объем аппарата;

Р_Т = 0.6 МПа – рабочее давление в трубном пространстве;

Т_t = 67 ⁰C – рабочее давление в трубном пространстве;

m = 10261 кг – масса аппарата при монтаже;

р_к = 0.6 МПа – рабочее давление в кожухе;

Т_к = 155 ⁰ С – рабочая температура в кожухе;

т _г = 17850 кг – масса аппарата при гидроиспытании;

dхSхL – 38х2х2490 – размер теплообменной трубки;

2.1.1 Определение максимального рабочего усилия ветви каната, Н /1.26/

F_max = (1)

где G – вес пустого аппарата, Н

I_п – кратность полиспаса / 1.31 /

I_п = 2 для аппаратов более 10 тонн

G = m · g (2)

где g – ускорение свободного падения, м/ с ²

G = 17850 · 9.81 = 175108 Н

F_max = = 87554 H

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 150411 00 00 00 ПЗ

2.1.2 Определение разрывного усилия при растяжении каната, Н,/1.26/

F_p F_{max ·} K_k (3)

где K_k – коэффициент запаса просности каната, /1.23/

K_k – 5.5 для режима 4М

F_p = 87554 · 5.5 = 481547 Н

2.1.3 Выбор диаметра каната, мм, /7.693/

По разрывному усилию принимаем d_k = 32 мм для каната двойной сливки, тип ЛК- Р ГОСТ 2688-80, маркировочная группа 1470 Н/мм²

2.1.4 Определение диаметра барабана, мм, /1.23/

D_Б ≥ d_k · K_в (4)

где K_d – коэффициент запаса прочности барабана, /1.23/

K_k – 25 для режима 4М

D_Б = 25 · 32 =800 мм

Принимаем диаметр барабана D_Б = 1 м

2.1.5 Определение длины каната навиваемого на барабан, м, /1.31/

L_k = H_п · I_п (5)

где Н_п – высота подъема аппарата, м

Н_п – 6 м по чертежу

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 150411 00 00 00 ПЗ

L_k = 6 · 2 = 12 м

2.1.6 Определение шага нарезки канавки, мм,/1.32/

S_ш = d_k + (2…3) (6)

S_ш = 32 + 2 = 34 мм

2.1.7 Определение длины рабочего участка нарезной части барабана, м,

/1.33/

L_p · S_ш (7)

L_p = · 0.034 = 0.20 м

2.1.8 Определение длины каната для закрепления планкой, м,/1.33/

L₃ = S_ш · (2…3) (8)

L₃ = 0.034 · 2 = 0.068 м

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 150411 00 00 00 ПЗ

2.1.9 Определение общей длины сдвоенного барабана, м, /1.33/

L_Б = L_p + L₃ + 2 · L_бор (9)

где L_бор – толщина бортика, м, /1.33/

L_бор = 0.01 м

L_б = 0.20 + 0.068 + 2 · 0.01 = 0.288 мм

2.1.10 Определение толщины стенки литого барабана, мм, /1.33/

0.02 · D_Б + (6…10) (10)

= 0.02 · 1000 + 6 = 26 мм

Принимаем толщину стенки барабана 30 мм

2.1.11 Определение максимального напряжения сжатия, МПа, /1.33/

= (11)

= = 86 МПа

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 150411 00 00 00 ПЗ

2.1.12 Определение допускаемого напряжения для стального барабана, МПа,

/1.33/

_сж = (12)

где _сж - предел текучести для стального барабана, МПа, /425/

_сж = 250 МПа для стали 20Л

_сж = = 166.7 МПа

2.1.13 Проверка выполнения условия прочности /1.33/

_сж ≤ _сж

86 МПа < 166.7 МПа - условие выполняется

Подобран барабан диаметром 1 м, длиной 0.288 мм, диаметр каната 32 мм,

толщина стенки барабана 30 мм, шаг канавки 34 мм.

2.2 Выбор конструкционных материалов и

расчетных параметров

2.2.1 Выбор конструкционных материалов и расчетных параметров /2.16/

Конструкционный материал выбирают в зависимости от давления температуры и среды. Так как в кипятильнике среда в межтрубном пространстве вода,

температура 155 ⁰ С, 0.6 МПа, то выбираем сталь 20К по ГОСТ 5520 -79, применяемую при неограниченном давлении и интервале температур от минус 20 ⁰ С до

плюс 475 ⁰ С, так как в трубном пространстве углеводородная фракция - нейтральная, температура 67 ⁰, 0.6 МПа, то выбираем сталь 20К по ГОСТ 5520-79,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 150411 00 00 00 ПЗ

применяемую при неограниченном давлении и интервале температур от минус 20⁰ С до плюс 475 ⁰ С.

2.2.2 Определение расчетного давления, МПа, /2.35/

ПО правилам Ростехнадзора допускается превышение давления за счет запаздывания предохранительного клапана для аппарата, работающего под давлением до 0.6 МПа на 15 %.

По существующим нормам расчетное давление принимают равным 90 % от давления срабатывания

Р_R1 = 0.9 · р · 1.15 + Р_гид (13)

Р_R1 - расчетное давление с учетом предохранительного

Р_гид - гидростатическое давление МПа клапана

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 150411 00 00 00 ПЗ

Р_гид = р · g · Н_апп (14)

где р - плотность воды, кг/м ³

g -ускорение свободного падения, м/с ²

Н_апп - высота опоры, м

р = 1000 кг/м ³

g = 9.81 м/с ²

Н_апп = 4 м

Р_гид = 1000 · 9.81 · 4 = 39240 Па = 0.039 МПа

По существующим нормам, если гидростатическое давление превышает 5% от рабочего то учитывают при определение расчетного

= 6.5 %

так как 6.5 5 гидростатическое давление учитываем

Р_RK = 0.6 · 1.15 · 0.9 + 0.039 = 0.66 МПа

Принимаем Р_RK = P_RT = 0.7 МПа

2.2.3 Определение прибавки на коррозию с, мм

с = · (15)

где - срок службы аппарата, год

– скорость коррозии, мм

= 10 лет

= 0.2 мм / год

с = 10 · 0.2 = 2 мм

2.2.4 Определение коэффициента прочности сварного швов при длине контролируемых швов 100 %

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 150411 00 00 00 ПЗ

= 1 – для сварного стыкового шва с двусторонним сплошным проваром выполняемого автоматической сваркой

2.2.5 Определение допустимого напряжения материала МПа, /3.38/

[ G ] = 142 МПа для стали 20К при температуре 67 ⁰С

[ G ] ²⁰ = 147 МПа для стали 20К при температуре 20 ⁰С

[ G ] = 136 МПа для стали 20К при температуре 155 ⁰С

[ G ] ²⁰ = 147 МПа для стали 20К при температуре 20 ⁰С

2.2.6 Определение пробного давления Р_р, МПа /3.29/

Р_пр = 1.25 · Р_р · (16)

но не менее Р_р + 0.3

Р_RT = 1.25 · 0.7 · = 0.945 МПа

Р_прТ = 0.6 + 0.3 + 0.9 МПа

Р_RK = 1.25 · 0.7 · · = 0.901 МПа

Принимаем пробное давление Р_пр = 1 МПа

2.3 Расчет на прочность кожуха и крышек

распределительной камеры.

2.3.1 Определение толщины стенки кожуха, мм /2.40/

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 150411 00 00 00 ПЗ

Рисунок 1 – Эскиз к расчету

D – внутренний диаметр кожуха

S_К – толщина стенки кожуха

S_K = (17)

S_к = + 2 = 6.64 мм

Принимаем по ГОСТ 10885 – 75 S_k = 10 мм

2.3.2 Определение допускаемого давления, МПа /2.40/

= (18)

= = 1.20 МПа

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 150411 00 00 00 ПЗ

2.3.3 Определение рабочего напряжения, МПа /2.40/

= (19)

= = 79.1 МПа

2.3.4 Проверка выполнения условной прочности, /2.40/

[ p ] p_k (20)

[ _k ] (21)

1.20 МПа > 0.7 МПа

136 МПа > 79.1 МПа

Условие прочности выполняется

2.3.5 Определение толщины днища, мм, /2.45/

Диаметр аппарата 1800 мм, то меньше 4000 мм, давление 0.6 МПа, к установке принимаем эллиптическое днище

Рисунок 2 – Эскиз к расчету

D – внутренний диаметр днища

S_д – толщина днища

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 150411 00 00 00 ПЗ

S_д = + с (22)

S_д = + 2 = 5.80 мм

Принимаем по ГОСТ 6533 – 82 S_д = 10 мм

2.3.6 Определение допускаемого давления, МПа /2.46/

= (23)

= = 0.62 МПа

2.3.7 Определение расчетного напряжения, МПа /2.46/

= (24)

= = 67.7 МПа

2.3.8 Проверка выполнения условий прочности по формулам 19 и 20

1.20 МПа > 0.7 МПа

142 МПа > 67.7 МПа

Условия прочности выполняются

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 150411 00 00 00 ПЗ

2.3.9 Определение толщины стенки распределительной камеры, мм /2.40/

S_pk = + c (25)

S_pk = + 2 = 6.44

Принимаем по ГОСТ 10885 – 75 S_pk = 10 мм

2.3.10 Определение допускаемого давления, МПа /2.40/

= (26)

= = 1.25 МПа

2.3.11 Определение расчетного напряжения, МПа /2.40/

= (27)

= = 79.1 МПа

2.3.12 Проверка выполнения условий прочности по формулам 18 и 19

1.25 МПа > 0.7 МПа

142 МПа > 79.1 МПа

Условия прочности выполняются

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 150411 00 00 00 ПЗ

2.4 Расчет и выбор опор

2.4.1 Определение расчетной нагрузки на одну опору, Н /1.76/

Q = ₁ · + λ_{2 ·} (28)

где z – число опор, шт

₁ , λ₂ – коэффициенты

е – расстояние от равнодействующей реакции опоры до наружной стенки, м

М – изгибающий момент, КН · м

z = 4

λ₁ = 2

λ₂ = 1

е = 184 мм по чертежу

G_max = m_г · g

где G_ж – вес жидкости в аппарате, Н

G_max = 17850 · 10 = 178500 Н

М = G_max · L (29)

где L =1100 мм - плечо

М = 178500 · 1100 = 196 МН мм

Q = 2 · + 1 · = 0.18 МН мм

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 150411 00 00 00 ПЗ

2.4.2 Определение меридионального напряжения в стенке аппарата, МПа /2.76/

_м = (30)

_м = + = 48.9 МПа

2.4.3 Определение кольцевого напряжения, МПа /1.77/

_к = (31)

_к = = 78.75 МПа

2.4.4 В качестве расчетного мембранного напряжения от основных нагрузок принимают наибольшее из двух указанных напряжений ₀, МПа /2.77/

₀ = max{ _k, _M } (32)

Принимаем ₀ = _к = 78.75 МПа

2.4.5 Определение максимального мембранного напряжения от основных нагрузок и реакции опоры, МПа /1.77/

_мемб = ₀ + К₁ · (33)

где К₁ – коэффициент, /2.78/

К₁ = 0.7

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 150411 00 00 00 ПЗ

_мемб = 78.75 + 0.7 · = 222.5 МПа

2.4.6 Максимальное изгибающее напряжение от реакции опоры, МПа /2.77/

_изг = К₂ · (34)

где К₂ – коэффициент /2.78/

К₂ = 0.7

H = 430 мм

_изг = 0.7 · = 842 МН мм

2.4.7 Условие прочности имеет вид

² + · ≤ 1 (35)

где А – коэффициент /2.77/

А = 1 – для условий эксплуатации

- предел текучести для материала опоры, МПа /7.38/

= 240 МПа для Ст3

² + · = 11.4МПа

11.4 МПа > 1 – условие не выполняется

Так как, условие не выполняется, к установке принимаем подкладной лист, /7.78/

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 150 411 00 00 00 ПЗ

S = (36)

где К₃ – коэффициент

К₃ = 0.6 МПа

S = = 2.2 ·10 ^-2

Принимаем S = 26 мм

_мемб = ₀ + К₁ ·

_мемб = 78.75 + 0.6 · = 88.3 МПа

_изг = К₂ ·

_изг = 0.6 · = 39.9 МПа

² + · = 0.27 МПа

0.27 < 1 - условие выполняется

Подобран вертикальный теплообменник тип ТН, толщина 10 мм, эллиптического днища 10 мм.

Дата добавления: 2015-08-27