Расчет барабана на прочность

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ОТЧЕТ

по ИДЗ №1

Расчет барабана на прочность

по дисциплине Надежность, диагностика элементов энергетического оборудования

Выполнил студент гр.5В11 Лебедев А.А.

Отчет принят:

Доцент каф. ПГС Казаков А.В.

Томск - 2014

Введение

Детали конструкции котла воспринимают избыточное внутреннее или наружное давление. К тому же на них приходится термические напряжения от разности температур в сечении и от самокомпенсации, а также напряжения от весовых нагрузок.

При выполнении проектных расчетов определяют размеры элементов проектируемых деталей, которые обеспечат их прочность как в рабочих условиях, так и при гидравлическом испытании.

В данном индивидуальном задании будет приведен расчет барабана парового котла, определена толщина стенки барабана и проверка возможности проведения гидроиспытаний.

Цель: Определение номинальной толщины стенки барабана, способной выдержать давление и температуру среды.

Расчет ведется согласно нормам расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды (РД 10-249-98) - распространяются на паровые котлы и паропроводы с избыточным рабочим давлением более 0,07 МПа и на водогрейные котлы и трубопроводы горячей воды с температурой свыше 115°С.

1. Расчет на прочность барабана

Развёртка барабана

Развёртку барабана построим с использование компьютерной программы Компас - 3D V13.

Размеры барабана:

Длинна l=14 м; Ширина барабана b=5.024 м; диаметр барабана D=1,6 м.

На развертке барабана расположены следующие отверстия: 1) 4 штуки - диаметром 84 мм; 2) 16 штук - диаметром 105 мм; 3) 16 штук - диаметром 44 мм; 4) 42 штуки - 105мм.

Коридорное поле отверстий с одинаковым шагом; 2) Коридорное поле отверстий с одинаковым шагом; 3) Продольный ряд отверстий с одинаковым шагом; 4) Шахматный ряд отверстий.

Рисунок 1- Развертка барабана.

Номинальная толщина стенки

где SR - расчетная толщина стенки, мм; с - суммарная прибавка к расчетной толщине стенки.

Расчетная температура стенки

Примем расчетную температуру стенки равной температуре среды в барабане при заданном давление

Материал стенки барабана

Примем 16ГНМА.

Номинальное допускаемое напряжение для tr и 16ГНМА [1, стр. 156]

Расчетный коэффициент прочности

- для первого ряда отверстий:

d=0,084м; t=12,25 (развертка); t1=4,02м.

- для второго ряда отверстий:

d=0,105м; t=1,56 (развертка); t1=0,67м.

- для третьего ряда отверстий:

d=0,044м; t=0,82 (развертка).

- для четвертого ряда отверстий:

d=0,105м; t=0,64 (развертка); t1=0,67м; m=b/a=0,335/0,32=1,0469; a=t/2=0,32; b=t1/2=0,335.

Из данных расчетом примем

Расчетная толщина стенки

Суммарная прибавка к расчетной толщине стенки

,

где с - суммарная прибавка к расчетной толщине стенка, мм, складывается из с1- технологической прибавки с1=с11+с12; с11=1,6 мм, [1, стр. 157] - поправка на возможную неточность прокатки; с12=0 мм, [2, стр. 17] - поправка на возможное утонение в процессе гибки; с2 - эксплуатационная прибавка, c2=c21+c22; c21=1 мм, [2, стр.5] - поправка учитывающая наличие пароводяной смеси внутри; c22=0 мм, [2, стр.5].

Номинальная толщина стенки

из стандартного рядя размеров примем SR=75мм.

Проверка требований к укреплению лазового отверстия

Предельный диаметр неукрепленного отверстия

где

При условии d0> dлазовое отверстие укреплять не требуется. Данное условие выполняется с запасом 258,75мм>105мм; >84мм; >44мм.

Проверка на возможность проведения гидроиспытаний

Гидроиспытания проводятся с пробным давлением на 25 % превышающем расчетное давление и температурой воды 20°С.

Допускаемое давление для гидроиспытаний

где =170 МПа- допускаемое напряжение для гидроиспытаний.

Пробное давление для гидроиспытаний

При условии Рh> Рпроб. гидроиспытания проводить можно. При толщине стенки 75 мм данное условие не выполняется 12,3<14,375 следовательно необходимо увеличивать толщину стенки, поэтому примем толщину стенки равную 90 мм.

Допускаемое давление для гидроиспытаний

При s=90 мм Рh> Рпроб. - 14,72 > 14,375 МПа следовательно условие проведения гидроиспытаний выполняется.

Значения предельного диаметра отверстия для s=90 мм d0=468,87 мм, лазовое отверстия укреплять не требуется.

Расчет эллиптического днища барабана

Примем толщину днища s=90 мм.

Коэффициент прочности, учитывающий наличие лазового отверстия:

где d - диаметр лазового отверстия.

Длина цилиндрической части днища

Проверка к требованию укрепления отверстия

где - высота выпуклой части днища.

Проверка возможности проведения гидроиспытаний

Допускаемое давление для гидроиспытаний

Пробное давление для гидроиспытаний

При s=90 мм Рh> Рпроб. - 15,112 > 14,375 МПа следовательно условие проведения гидроиспытаний выполняется.

Заключение

В результате выполненных расчетов мы получили, необходимая толщина стенки обечаек и днища барабана должна быть равна 90 мм, для того чтобы выдержать необходимые нагрузки и пройти гидравлические испытания.

Для обечаек барабана давления для гидравлических испытаний а для днища барабана в то время как пробное давление равное Из этих значений видно что барабан с толщиной стенки равной 90 мм пройдет гидравлические испытания.

Список литературы

барабан прочность гидроиспытание днище

1 Казаков А.В., Надежность, диагностика элементов энергетического оборудования: учебное пособие. - Томск: издательство Томского политехнического университета, 2010. - 224с.

2 Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды, 2001. - 197 с.

Размещено на Allbest.ru