Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений

Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений

Огромное количество главных частей машин и аппаратов пищевых производств вы-полняется с применением сварки и пайки. Некое ухудшение механических характери-стик материала сварных и паяных соединений, по сопоставлению с чертами основного металла, делает нужным при расчёте на крепкость сварных и паяных конструкций сни-жать допускаемые напряжения введением в расчётные формулы коэффициента прочности Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений шва 1. Величина коэффициента прочности шва принимается в согласовании с Правилами Госгортехнадзора Рф и находится в зависимости от конструкции сварного либо паяного соединения и спо-соба сварки либо пайки,

Так, при расчёте на крепкость сварных швов железных сосудов и аппаратов, должны приниматься последующие значения коэффициента прочности :

а) для стыковых и Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений тавровых сварных соединений с обоесторонним сплошным проваром, выполненных автоматической сваркой, допускается применение 1;

б) для стыковых сварных соединений с подваркой корня шва и тавровых соединений с обоесторонним сплошным проваром, выполненных вручную, 0,95;

в) для стыковых соединений, доступных к сварке только с одной стороны и имеющих в процессе сварки Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений подкладку со стороны корня шва, прилегающую по всей длине шва к основ-ному металлу, коэффициент 0,9;



Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач Расчёт сосудов работающих под действием внутреннего лишнего давления

г) для тавровых соединений, в каких не обеспечивается сплошное соединение свари-ваемых деталей, также для соединений внахлестку Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений при наличии швов с 2-ух сторон -

0,8.

Коэффициент прочности соединений паяных жесткими и мягенькими припоями в аппаратах из цветных металлов и их сплавов, меняется от 0,7 до 1 (наименьшее значение для композици-онной пайки, большее – для однородной).

Надбавки к расчётной толщине стены конструктивных частей

При расчёте сосудов и аппаратов нужно Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений учесть коррозионное воздействие рабочей среды на материал конструктивных частей в эксплуатационных критериях. Потому для компенсации коррозии к расчётной толщине стены обечаек, днищ, колец жесткости и дру-гих частей дают надбавку С, величина которой устанавливается проектирующей органи-зацией и в общем случае определяется по формуле 1.5:

C C1 C2 C3, (1.5)

где Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений C1 П – надбавка на коррозию; П – проницаемость среды в материал (скорость коррозии), мм/год; – срок службы аппарата, равный обычно 10 ... 15 годам; С2 – надбавка на эрозию либо другой вид хим воздействия рабочей среды на материал; надбавку на эрозию рекомендуется учесть только в тех случаях, когда имеет место движение среды в аппарате со значительными Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений скоростями (для водянистых сред – более 20 м/с, для газообраз-ных сред – более 100 м/с), при наличии в передвигающейся среде абразивных жестких частиц, также при ударном действии среды на деталь. С3 – надбавка на округление размера до наиблежайшего большего стандартного значения.

Расчёт обечаек сосудов

Цилиндрические обечайки – основной элемент многих аппаратов пищевых Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений производств. Цилиндрическая форма обечайки очень ординарна в изготовлении, экономна по расходу ма-териала и отлично противоборствует внутреннему давлению благодаря равномерному распреде-лению нагрузки по ее площади.

Расчёт толщины обечаек проводят в согласовании с ГОСТ 14249. Исполнительную тол-щину S (м) тонкостенной гладкой цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним из-быточным давлением, рассчитывают по формуле Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений 1.6:

Рp D
S C , (1.6)
Рp

где Рp – расчётное давление, МПа; D – внутренний поперечник аппарата, м; φ – коэффи-

циент прочности продольного сварного шва; [σ] – допускаемое напряжение, МПа; с – при-бавка к расчётной толщине, м.

Эта формула применима при последующих критериях: во-1-х, для труб и обечаек
с D ≥ 200 мм должно Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений соблюдаться условие(S C)/D 0,1,для труб и обечаек
с D 200 мм (S C)/ D 0,3; во-2-х,расчётная температура обечайки из углеродистой

стали не должна превосходить – 380 ºС, из низколегированной – 420 ºС, из аустенитной – 525 ºС. Рассчитанную толщину стены обечайки, сделанной из трубы, следует привести в соот-

ветствие Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений с толщинами: 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 мм (ГОСТ 9931-85 «Корпуса цилиндриче-

ские железных сварных сосудов и аппаратов» ).

Допускаемое внутреннее лишнее давление [Р] (МПа) рассчитывают по формуле 1.7:

P 2 S С . (1.7)
D S С


Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач
Расчёт сосудов работающих под действием внутреннего лишнего давления
1.8 Расчёт крышек и Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений днищ сосудов
Днище (крышка) – составная часть корпуса аппарата. Оно, обычно, делается
из такого же материала, что и обечайка. Днище составляет с обечайкой единое целое в литых
аппаратах либо соединяется с ней сваркой либо пайкой. Форма днища определяется критериями
работы аппарата (давление, температура), технологическими требованиями к аппарату и
конструктивными со Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений-
ображениями. По
форме днища бывают
эллиптические, полу-
шаровые, сфериче-
ские, конические и
плоские.
Эллиптические
днища. Эллиптиче-
ские днища, имеющие
форму эллипсоида
вращения, обширно
используют для аппа- а б
ратов под давлением Набросок 1.6 – Полушаровое (сферическое) днище (а),
(набросок1.6, б). В ре- эллиптическое днище (б)
зультате непрерывно-
го конфигурации радиуса
кривизны днища Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений внутренние напряжения распределяются умеренно, при всем этом не наблюда-
ется небезопасных концентраций напряжений. Для того чтоб отнести сварной шов от закруглен-
ной части и не нагружать его изгибающими моментами, днище пичкают цилиндрическим
бортом. Длину борта принимают из обычного ряда величин.
Толщину стены сферического днища, работающие под действием внутреннего избы Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений-
четкого давления, рассчитывают на крепкость по формулам (1.8) и (1.9).
Pp Dcф
Sсф C , (1.8)
4 p
P 4 Sсф С . (1.9)
D Sсф С

Более всераспространены эллиптические отбортованные днища. Толщину стен эл-липтического днища, работающих под действием внутреннего лишнего давления, если производится соотношение 0,2 H / D 0,5, рассчитывают на крепкость по формулам (1.10)

и (1.11).

Pp Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений D C , (1.10)
2 0,5 p
P 2 Sэ С , (1.11)
D 0,5 Sэ С

где D – внутренний поперечник цилиндрической части днища, м; φ – коэффициент сварно-го шва (для цельных днищ φ=1).

Расчётную толщину стены эллиптического днища с базисным внутренним поперечником следует привести в соответствие с толщинами: 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 32, 34, З6, 38, 40, 45, 50, 55, 65, 70, 80, 90, 100 мм.Толщина эллиптического днища с наруж-

ным базисным Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений размером принимается из ряда: 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 (ГОСТ 6533-78 «Днища эллиптические»).Толщина эллиптического днища во всех случаях не должна бытьменьше толщины обечайки.



Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач Расчёт сосудов работающих под действием внутреннего лишнего давления

Конические днища. Их используют в тех случаях,когда нужно перейти от Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений цилинд-рической части 1-го поперечника к цилиндрической части другого поперечника, и в вертикаль-ных аппаратах при работе с вязкими и сыпучими материалами. Коническая форма днища об-легчает удаление этих материалов. Более всераспространены конические днища с углом у верхушки 2α, равным 60° и 90°, используют также днища с углом 2α, равным 120° и 140°.

Конические днища изготавливают Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений, обычно, с отбортованным краем, а это сущест-венно понижает местные напряжения. Обычно радиус отбортовки r = 0,15D.

При расчёте толщину конической части определяют по формуле 1.12:

Pp D
Sк 2 Рр cos C . (1.12)


При расчёте на внутреннее давление конических днищ, у каких половина центрального угла (угла при верхушке) α ≤ 70° (набросок 1.7), толщину стены отбортовки Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений, т. е. цилиндрической части S1 на рас-

стоянии l1 0,5 D S1 C и толщину стены ко-

нического элемента (днища) S2 на расстоянии

l2 0,5 D S2 C
принимают огромную из 2-ух
cos

величин, рассчитанных по формулам (1.12) и (1.13)

S1 S2max Sk ;S1р.

Pp D
S1р 4 C . (1.13)

За пределами обозначенного Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений расстояния толщину конического днища SК определяют по (1.12). Но во всех случаях величины S1 и S2 должна быть не мень-ше S, определяемой по (1.12).


Набросок 1.7 – Коническое днище с отбортовкой


Допускаемое давление определяется по формуле 1.14:

P 2 cos Sк С . (1.14)
Dр cos Sк С

В формулах (1.10) – (1.12), где D – внутренний поперечник аппарата, м; Dp – расчётный Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений поперечник, м; принимается зависимо от конструкции днища: для днищ с отбортовкой

D Sк С
(с тороидальным переходом, набросок 1.7) Dp D 2 r 1 cos 0,5 sin ,
cos

где r – внутренний радиус отбортовки, м; для днищ с отбортовкой (с тороидальным пере-ходом) r выбирают конструктивно, обычно r=0,3D.

При расчёте толщины конического днища по Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений (1.12) либо (1.13) коэффициент прочности кольцевого сварного шва φ принимают равным 1, а в других случаях значение берут та-ким же, как и для обыденных сварных швов.



Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач Расчёт сосудов работающих под действием внутреннего лишнего давления

Пример расчёта

Высчитать толщину стены обечайки Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений и (эллиптического и конического) днища для со-суда.

Начальные данные:внутренний диаметрD = 2800мм,угол наклона конического днища45º, лишнее внутреннее рабочее давление Р = 0,65 МПа, наибольшая рабочая тем-пература 270 ºС (543 К). Срок службы – 10 лет. Материал – Сталь 20К ГОСТ 14249-89.

Решение.

Надбавка на коррозию при сроке службы τ =10 лет составит:

С1= П·τ =0,01·10 = 0,1 мм = 0,0001 м.

Допускаемые Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений напряжения для стали 20К по таблице В.1, приложение В, [σ]20 = 147 МПа и при расчётной температуре 300 °С [σ] = 119 МПа .

Допускаемое напряжение для критерий гидроиспытаний определяем по формуле (1.4)

.

1 119 119 МПа .

Пробное давление определяем по таблице 1.1:

1,00
1,25 P 20
Р max 1,25 0,65 max 1,00 МПа.
max
t 0,95
P 0,3 0,65 0,3
Дальше находим толщину обечайки S (м) по формуле (1.6)
S Pp Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений D C 0,65 106 2,8 0,0001 0,00807 м,
2 P 2 0,9 119 106 0,65 106
p

где – коэффициент прочности продольного сварного шва = 0,9.

Наиблежайшая большая толщина листа по сортаменту равна 10 мм, которую и принимаем в качестве исполнительной.

Определяем допускаемое давление в критериях гидроиспытаний по формуле (1.7):

P 2 S С 2 0,9 119 106 0,01 0,0001 0,76 МПа.
D S С 2,8 0,01 0,0001

Толщину стены эллиптического днища находим по формуле Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений (1.10). Для стандартных эллиптических днищ R = D/2. Тогда, принимая, что днище сделано из стали 20К и рабо-тает в тех же критериях, что и обечайка, получаем:

Pp D C 0,65 106 2,8 0,0001 0,0086 м.
2 0,5 P 2 0,9 119 106 0,65 106
p
Определяем допускаемое давление по формуле (1.11):
P 2 σ Sсф С 2 0,9 119 106 0,01 0,0001
0,756 МПа.
D 0,5 Sсф С 2,8 0,5 0,01 0,0001

По условиям расчёта толщина эллиптического днища во Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений всех случаях не должна быть меньше толщины обечайки сосуда, потому принимаем толщину эллиптического днища рав-ной толщине обечайки – 10 мм.

Толщину стены конического днища находим по формулам (1.12) и (1.13)

Pp D C 0,65 106 2,8 0,0001 0,01215 м.
cos45 2 0,9 119 106 0,65 106
cos 2 Pр
S PpD C 0,65 106 2,8 0,0001 0,00425 м.
р 4 0,9 119 106



Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений теории и сборник задач Расчёт сосудов работающих под действием внутреннего лишнего давления

Наиблежайшая большая толщина листа по сортаменту равна 14 мм, которую принимаем в качестве исполнительной. По условиям расчёта принимают толщину отбортовки коническо-

го днища огромную из 2-ух величин, рассчитанных по формулам (1.12) и (1.13),
S1 S2max Sk ;S , S1 S2 Sk мм Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений.
При Sk S принимаем толщину конического днища Sk 14 мм.
Расчётный поперечник:
D Sк С
Dp D 2 r 1 cos 0,5 sin
cos
2,8 2 0,3 2,8 1 cos45 0,5 2,8 0,012 0,0001 sin45 2,298 м.
cos45
P 2 cosα σ Sк С 2 cos45 0,9 119 106 0,012 0,0001 0,78 МПа .
Dр cosα Sк С 2,298 cos45 0,012 0,0001

а б

Набросок 1.8 – Результаты расчётов: а – оболочка со сферическим днищем, б – оболочка с Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений коническим днищем

Заключение:были рассчитаны характеристики оболочки:его толщина в цилиндрической,конической и сферической части; толщина отбортовки конической части (набросок 1.8) и до-пускаемое давление этой оболочки. При этих параметрах внутреннее рабочее давление меньше, чем допускаемое P P , что определяет работоспособность конструкции.



Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений и сборник задач Расчёт сосудов работающих под действием внутреннего лишнего давления

Задачки

1.10.1 Высчитать толщину стены обечайки и днища (эллиптического и конического) для сосуда по данным из таблицы 1.4.

Срок службы τ = 10 лет, П = 0,01 мм. Материал – Сталь 20К ГОСТ 5520-79. Выпол-нить набросок эллиптического и конического днища по приобретенным данным. Допускаемые напряжения для стали 20К Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений при различной температуре принять по ГОСТ 14249 «Сосуды и аппараты. Нормы и способы расчёта на прочность», приложение В. Толщина листа, из кото-рого сделана обечайка и днища для сосуда, принять по ГОСТ 19903-74 «Сталь листовая горячекатаная. Сортамент», приложение Г.

Таблица 1.4 – Начальные данные для расчёта


kofe-s-morozhenim-i-bananami.html
kofein-ili-marihuana-bit-nerealnim-eto-znachit-bit.html
kofun-kurgannij-period-referat.html