Расчет цилиндрических обечаек
Расчет цилиндрических обечаек проводится по ГОСТ 14249-80.
Гладкие цилиндрические обечайки. Формулы для расчета применимы при условии (s-c)/D£0,1; для обечаек и труб – при D³200 мм;
(s-c)/D£0,3 – для труб при D<200 мм.
На обечайки могут действовать нагрузки от внутреннего или наружного давления и сосредоточенные силы (боковые, осевые).
Расчет обечаек, нагруженных внутренним избыточным давлением. Исполнительная толщина стенки s определяется по формулам:
;
,
где D, Dн – внутренний и наружный диаметр обечайки, м;
pR – расчетное избыточное давление, МПа;
j – коэффициент прочности сварного шва;
[s] – допускаемое напряжение, МПа;
sR – расчетная толщина стенки обечайки, мм;
s – исполнительная толщина стенки обечайки, мм.
Допускаемое внутреннее избыточное давление (при поверочном расчете) определяется формулой
Производить расчет на прочность для условий испытания не требуется, если расчетное давление в условиях испытания будет меньше, чем расчетное давление в рабочих условиях, умноженное на величину 
Расчет цилиндрических обечаек, нагруженных наружным давлением.
Толщина стенки выбирается максимальной из двух значений, полученных по приближенным формулам:
Коэффициент K2 =f(K1,K3) определяется по рисунку 11.1. При этом
,
где lR – расчетная длина обечайки.
Полученное расчетное значение толщины обечайки должно быть проверено по допускаемому наружному давлению. Допускаемое наружное давление определяется по формуле
где допускаемое давление из условия прочности
а допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости
|
| Рис. 11.1. Номограмма для определения толщины цилиндрических обечаек, работающих под наружным давлением |
где 
Расчетную длину обечайки lR принимают в зависимости от ее конфигурации, но в первом приближении можно принять ее равной длине цилиндрической обечайки, которая подвержена действию наружного давления.
| Рис.11.2. Схема пользования номограммой на рис. 11.1: I - определение расчетной толщины стенки; II - определение допускаемого наружного давления; III - определение допускаемой расчетной длины |
Если на рисунке 11.1. коэффициент К1 будет лежать ниже соответствующей пунктирной линии, то значение [p] определяют по формуле
[p] = 2,4К1·10-6E/nу .
В случае работы обечаек под действием осевой растягивающей, осевой сжимающей силы, изгибающего момента или комплекса этих нагрузок расчет следует производить согласно ГОСТ 14249-80.
Расчет крышек и днищ
Цилиндрические цельносварные корпуса горизонтальных и вертикальных аппаратов ограничиваются с обеих сторон днищами (крышками). Основные типы применяемых днищ и крышек приведены на рис.11.3.
Наиболее распространенной в сварных аппаратах, особенно подведомственных Госгортехнадзору, является эллиптическая форма днищ с отбортовкой на цилиндр.
Полушаровые днища целесообразно применять в крупногабаритных аппаратах, подведомственных Госгортехнадзору, имеющих диаметр
более 4 м.
Сферические неотбортованные днища применяют, главным образом, в аппаратах, работающих под наливом, а также в виде составных частей отъемных крышек в аппаратах, работающих под давлением до 1,6 МПа.
Конические днища применяют в основном снизу в вертикальных аппаратах, из которых требуется удалять жидкий или сыпучий продукт.
Расчет днищ и крышек на прочность выполняется по ГОСТ 14249-80.
Днища выпуклые эллиптические и полушаровые отбортованные. Расчетные формулы применимы при условиях:
Расчет днищ, нагруженных внутренним избыточным давлением.
Толщина стенки днища определяется по формулам
Допускаемое внутреннее избыточное давление следует рассчитывать по формуле
Радиус кривизны в вершине днища равен
причем R = D для эллиптических днищ с Hд = 0,25D и R = 0,5D для сферических днищ с Hд = 0,5D.
Для днищ, нагруженных наружным давлением, расчетная толщина стенки приближенно определяется как максимальная из двух:
где Кэ– коэффициент приведения радиуса кривизны днища. Для предварительного расчета он принимается равным 0,9 для эллиптических днищ и
1,0 – для полушаровых.
Полученная толщина стенки проверяется по допускаемому наружному давлению
где допускаемое давление из условия прочности
а допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости
|
| Рис. 11.3. Основные конструкции днищ сварных аппаратов: а – эллиптическое отбортованное; б – полушаровое отбортованное; в – коническое отбортованное; г – плоское отбортованное; д – коническое неотбортованное; е – коническое с плоским днищем; ж – сферическое неотбортованное; з – плоское неотборто-ванное |
Другие типы днищ, реже встречающиеся в аппаратах, можно рассчитать по ГОСТ 14249-80.