3.4 Приклад розрахунку укріплення отворів.

Розрахувати діаметр кільця укріплення отвору, що виконаний в закритій циліндричній посудині висотою 10,5 м з надлишковим тиском Р_н=0,05·10⁶ МПа=50000 Па та повністю заповненого рідиною, якщо відомо: густина рідини, що знаходиться в апараті ρ = 950 кг/м³ , отвір знаходиться на глибині 9 м від рівня рідини, діаметр отвору d=0,75 м; діаметр апарату D=2,6м.

Оболонка виконана з матеріалу 12ХМ, для якого допустиме напруження - Па. Коефіцієнт якості зварного шву - γ=0,7.

Розв’язок

Визначимо товщину стінки апарата для сталі 12ХМ за формулою:

м,

З прибавкою на корозію товщина стінки буде дорівнювати

δ_к= δ_р+С= =0,0019+0,001=0,0029 м,

де С=1 мм – добавка на корозію.

Товщину стінки приймаємо по стандарту, беремо найближче більше значення, тоді остаточно δ=0,004 м.

Дійсний коефіцієнт міцності посудини буде дорівнювати:

,

Найбільший діаметр отвору виконаний в посудині при якому стінки можна не укріплювати буде дорівнювати:

= .

Тобто, заданий отвір 0,6 м треба укріпляти.

Для патрубка вибираємо стальну безшовну гарячекатану трубу із сталі 20, для якої границя міцності дорівнює 410 МПа, а коефіцієнт запасу міцності 3,8. Тоді допустиме напруження:

Мпа

Розрахункова товщина стінки патрубка становить:

м,

З прибавкою на корозію товщина стінки буде дорівнювати

δ_к= δ_р+С= =0,002985+0,001=0,003985 мм,

де С=1 мм – добавка на корозію.

Товщину стінки приймаємо по стандарту, беремо найближче більше значення, тоді остаточно δ=0,004 м.

Вибираємо для патрубка трубу з зовнішнім діаметром 600 мм, товщиною стінки 4 мм і внутрішнім діаметром 592 мм

Укріплення стінки при отворі зробимо кільцем ззовні посудини. Товщину кільця приймаємо рівною δ_к=4 мм. Висота частини патрубка, що розміщена всередині апарату нижче внутрішньої твірної обичайки рівна Н₂=5 мм.

Площу перерізу укріплюючих елементів знаходимо за формулою

мм²

Діаметр зони укріплення

мм

Висота зони укріплення

мм

Площа перерізу метала, що дійсно приймає участь в укріпленні отвору, буде дорівнювати

Діаметр кільця знаходимо із рівності площ

мм

Приймаємо D_k= 980 мм. Конструкція розрахованого укріплення стінки посудини представлена на рис. 6.

Рис.6 Схема укріплення отвору

3.5 Завдання на розрахункову роботу.

Номер варіанту практичної роботи виконується студентом згідно його порядкового номера в списку журналу викладача.

Розрахувати діаметр кільця укріплення отвору, що виконаний в закритій циліндричній посудині (рис. 7) висотою Н_р з надлишковим тиском Р_н та повністю заповненого рідиною, якщо відомо: густина рідини, що знаходиться в апараті ρ, отвір знаходиться на глибині Н_о від рівня рідини, діаметр отвору d; довжина штуцера, що входить всередину апарату Н₂, діаметр апарату D. Матеріал оболонки, штуцера та інші розміри вказані в таблиці варіантів (табл. 1.).

Накреслити зону укріплення для даного отвору з розрахунковими розмірами.

Рис.7 Розміщення отвору в посудині

Табл.1 Варіанти розрахункової роботи

№ Вар.	Діаметр апарату, D, м	Висота посудини, Нр, м	Надлиш тиск,Рн, 10-6,Мпа	Густина рідини, ρ,кг/м3	Глибина розм.. отвору, Но, м	Діаметр отвору, d, м	Висота штуцера в апараті, Н2 103, м	Матеріал, ст..
								оболонки	штуцеру
1	2,3	12	0,6	1030	10,5	0,75	5	20	20
2	3,2	10	0,5	1090	9	1,0	4	20	45
3	0,9	9	0,75	1075	9	0,9	5	3	3
4	1,5	15	0,2	1035	12,5	0,6	3	3	2
5	2,4,	12	0,05	980	11	0,8	5	10	20Х
6	2,8	14	0,01	1025	11,5	1,0	6	2	3
7	3,1	13	0,2	975	11	0,8	4	20Х13	20Х
8	1,2	10	0,1	1100	8	1,2	2	5	5
9	1,5	11,5	0,05	950	10	0,8	5	2	5
10	2,2	12,5	0,2	1080	10,5	1,0	4	12Х18Н9Т	12Х18Н9Т
11	2,5	13,5	0,1	1040	8	1,2	7	2	5
12	3,0	10,5	0,08	960	8,5	1,5	6	20Х	10
13	3,5	8	0,2	1050	7	1,5	3	5	2
14	2,2	12	0,1	1010	10,5	0,8	3	20	20
15	2,0	11	0,07	1000	10	0,8	5	10	2
16	0,8	11,5	0,3	950	11,5	0,8	6	5	2
17	2,5	12	0,15	1050	11,5	0,6	5	20Х13	45
18	1,5	9	0,25	1025	8	0,8	4	5	5
19	2,6	10,5	0,05	950	9	0,75	3	2	2
20	3,2	11,5	0,1	1030	9,5	1,0	2	2	5