Расчёт толщины стенки резервуара

6. Расчёт толщины стенки резервуара

При изготовлении сферического резервуара применяют сталь 15ХСНД:

Её предел прочности s_в=520мПа, предел тякучести s_т=350 мПа.

Допустимое напряжение можно определить:

[s]_р= s_т/n , где n-коэффициент запаса=1,5

[s]_р=350/1,5=233,3 мПа

Толщина стенки сферического резервуара определяется по формуле:

S₀ = PR₀/2s ,

где

P- давление жидкости в резервуаре=1,98 мПа

R₀- радиус сферы=6м

s- напряжение в стенке резервуара, мПа

Из условия s£[s]_р примем что s= [s]_р=233,3 мПа

Подставив исходные данные P,R₀,s в формулу получим:

S₀ =1,98´6´10³/233,3=23,5 (мм)

Примем толщину стенки S₀=24мм

7. Расчёт объёма и площади поверхности сферы

Объём сферы определяется по формуле: V=4R₀³/3=4´4.13´6³/3= 904.8 (м³) , примем V=905(м³)

Площадь поверхности сферы определяется по формуле:

S= pD²,

где D-диаметр сферы=12 м

S= pD²=3.14´(12´10³)²=452.2´10³(мм)

Для расчёта объёма резервуара наиболее предпочтительной является конструкция показанная в таблице на рисунке . При диаметре сферы d=12м и объёме резервуара V=905м³ число элементов(лепеcтков)n_л составляет 24штуки.

8. Расчёт длины кольцевых и меридианных швов

Примем высоту шарового сегмента h₀=1м, тогда h=d-2h₀ , где

h₀=высота шарового сегмента

d_сег=2a

Радиус шарового сегмента находится по формуле

a=Öh₀´(2R₀-h) =1(12-1)=3.32м

Длина кольцевого шва равна: L_k =p d_сег , где

d_сег=диаметр сегмента=2a

L_k=3.14´6.64=20.8 (м)

Длина меридионального шва определяется по формуле

L_м=l=2pR₀a/360 , где

a=центральный угол=125⁰, который был найден графическим путём, из построения графического резервуара в масштабе 1:100

L_м=l=2´3.14´6´125/360=13,09(м)

Ширина одного лепестка в зоне соединения со сферическим днищем составляет:  

9. Проверочный расчёт кольцевого и меридианного швов

Давление распределяется равномерно по внутренней поверхности сферического резервуара. На сварные швы действует усилие N, которое стремится разорвать изделие: N=P×S , где S площадь днища (Sд) и сферической части без днищ (Sсф). Площадь днища определяется по формуле :

 

Площадь двух лепестков (Sсф2) сферической части резервуара без днищ определяется по формуле :

Напряжение, возникающее в кольцевом шве равно:

 

Напряжение, возникающее в меридиональном шве, между двумя лепестками сферической части резервуара рано:

 

Так как напряжения в кольцевом и меридиональном меньше допустимого s_р

10. Конструкция стыка с размерами

Условное обозначение сварного соединения – С18.

Рисунок - Конструктивные элементы подготовленных кромок свариваемых деталей:

1), 2) – соединяемые детали;

3) – флюсовая подушка.

Рисунок - Конструктивные элементы сварного шва (швы №1 и №2, рисунок

1), 2) – соединяемые детали;

3) – сварной шов – трехслойный (выполнен за три прохода).

11. Определение параметров режима сварки

Таблица - Определение параметров режима сварки

№ слоя	Поляр. тока	dпп	Iсв (А)	U (В)	Vпп  м/ч	V сварки(м/ч)
1	обратная	2	150-200	30-34	90-120	15-25
2	обратная	2	200-400	32-34	90-120	25-35
3	прямая	5	350-600	36-40	90-120	25-40
4	прямая	5	500-800	38-40	90-120	30-40
5	прямая	5	700-1000	40-44	90-120	30-40

12. Условное обозначение сварных швов

 

Рисунок - Обозначение сварных соединений

13. Дефеткы образующиеся при сварке

Остаточные сварочные напряжения и деформация.

Дефекты в соединениях бывают двух типов: внешние и внутренние. В сварных соединениях к внешним дефектам относят наплывы подрезы, наружные непровары и несплавления, поверхностные трещины и поры. К внутренним – скрытые трещины и поры, внутренние непровары и несплавления, шлаковые включения и др. В паяных соединениях внешними дефектами являются наплывы и натеки припоя, неполное заполнение шва припоем; внутренними – поры, вкючения флюса, трещины и др.

 Качество сварных и паяных соединений обеспечивают предварительным контролем материалов и заготовок, текущим контролем за процессом сварки и пайки и приемочным контролем готовых сварных или паяных соединений. В зависимости от нарушения целостности сварного соединения при контроле различают разрушающие и неразрушающие методы контроля.

Заключение

 

В данной курсовой работе мной был спроектирован шарообразный резервуар предназначенный для хранения жидкости. Произведен выбор типа раскроя оболочки, типа и размеров проката, сварочной проволоки, флюса, формы разделки кромок и были определены параметры режима сварки. Из расчетов углеродного эквивалента следует, что сталь нужно сваривать только с предварительной термообработкой, подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой. Показаны конструкции стыков с размерами и условные обозначения сварных швов. Были проведены расчеты по допустимым напряжениям и по предельным состояниям. Были рассчитаны толщина стенки шарообразного резервуара, объём сферы и площадь поверхности, длины меридианного и кольцевого швов. По проверочным расчетам кольцевого и меридианного швов был сделан вывод о работоспособности конструкции

Список использованных источников

1 Николаев Г.А., Курнин С.А., Винокуров В.А. Расчёт проектирование и изготовление сварных конструкций: учебное пособие для вузов. - М.: Высш.шк., 1971.

2 Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. / Под ред. В.А. Винокурова - М.: Машиностроение, 1979-т.3.

3 Технология электрической сваркой металлов и сплавов плавленим / Под ред. Акад. Б.Е. Патона - М.: Машиностроение, 1974.

4 Николаев Г.А., Курнин С.А., Винокуров В.А. Автоматизация проектирования сварных конструкций: Учеб. пособие - М.: Высш. шк., 1983.

5 Сварка в машиностроении: Справочник / Под ред. Н. А. Ольшанского.-М.: Машиностроение, 1978-т.1.

6 Марочник сталей и сплавов / В.Г. Сорокин, А.В. Волосникова, С.А. Вяткин. Под общей ред. В.Г. Сорокина. – М.: Машиностроение, 1989.

6 ГОСТ 8713-79. Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

7 ГОСТ 9087-81. Флюсы сварочные плавленые. Техническая документация.

8 ГОСТ 19903-74. Прокат листовой горячекатаный. Сортамент.

9 ГОСТ 19521-74. Сварка металлов. Классификация.