1 Анализ исходных данных

Необходимо изготовить цилиндрический аппарат из материала 12Х18Н10Т. В зависимости от параметров (расчетного движения и температуры стенки) и характера рабочей среды сосуды подразделяются на группы. При рабочем давлении 1,6 МПа и температуре рабочей среды 200˚С данный аппарат относится к первой группе. Толщина стенки, эллиптической крышки и конического днища 10 мм. Место соединения цилиндрической и конической части аппарата утолщения не имеет. Толщина стенки рубашки обогрева 10 мм.

Патрубки диаметром 200 мм и 400 мм необходимые для подачи/удаления рабочей среды и патрубок диаметром 400 мм, выполняющий функцию лаза, изготавливают из листа толщиной 10 мм, патрубки для подачи пара в рубашку обогрева диаметром 80 мм изготавливают из обрезков труб.

Аппарат изготавливают по принципу единичного производства. Листы металла, для изготовления элементов аппарата, выбирают исходя из габаритов аппарата и элементов.

2 Предварительный выбор заготовок

Позиция	Наименование	Обозначение	Вид заготовки
1	Корпус цилиндрический	813-КЦ	S=10 мм Сталь 12Х18Н10Т
2	Рубашка обогрева	813-РЦ	S=10 мм Сталь 12Х18Н10Т
3	Корпус конический	813-КК	S=10 мм Сталь 12Х18Н10Т
4	Рубашка обогрева	813-РК	S=10 мм Сталь 12Х18Н10Т
5	Эллиптическая крышка	813-ЭК	S=10 мм Сталь 12Х18Н10Т
6	Патрубок D 400 ( 2 штуки)	813-П-400	S=10 мм Сталь 12Х18Н10Т
7	Фланец Dу 400 ( 2 штуки)	813-Ф-400	Профиль
8	Патрубок D 200	813-П-200	Труба диаметром 200 мм, толщиной стенки 10 мм
9	Фланец Dу 200	813-Ф-200	Литой
10	Фланец Dу 2000	813-Ф-2000	Профиль
11	Патрубок D 80 ( 2 штуки)	813-П-80	Труба диаметром 80 мм, толщиной стенки 10 мм
12	Фланец Dу 80 ( 2 штуки)	813-Ф-80	Литой
13	Ребра жесткости ( 5 штуки)	813-РЖ	S=10 мм Сталь 12Х18Н10Т

Рисунок 2.1 – Эскиз аппарата

3 Расчет размеров разверток

3.1 Расчет развертки корпуса цилиндрического (813-КЦ)

Применительно к ним расчетными размером является длина развертки по периметру цилиндрической части с внутренним диаметром из стали толщиной , определяемая по диаметру нейтральной поверхности :

Так как элементы должны быть изготовлены с повышенными требованиями к их точности:

где - фактическая толщина листа, мм;

- допускаемое отклонение формы поперечного сечения (овальность);

- величина зазора под сварку, мм;

- припуск на обработку кромок, мм;

= 0,02 - величина усадки сварного шва, мм.

Высота цилиндрической части обечайки составляет 3200 мм, а внутренний диаметр 2000 мм. Определяем длину заготовки:

Для изготовления цилиндрического элемента необходима заготовка с размерами 32006345. Изготовим обечайку из заготовки, имеющие следующие размеры:

813-КЦ размером L = 6345 мм; В = 3200 мм.

3.2 Расчет развертки рубашки обогрева цилиндрической (813-РЦ)

Длина заготовки:

Высота цилиндрической части рубашки обогрева составляет 3000 мм, а внутренний диаметр 2200 мм. Определяем длину заготовки:

Для изготовления цилиндрической рубашки необходима заготовка размерами 30406976. Изготовим обечайку из заготовки, имеющую следующие размеры:

813-РЦ размером L = 6976 мм; В =3040 мм.

3.3 Расчет развертки патрубков (813-П-400 и 813-П-200)

Длина патрубка 813-П-200 составляет 480мм, общая длина патрубков 813-П-400 равна 900мм.

Высота патрубка B=900 для (813-П-400),а для  200 (813-П-200) B=480.

Для изготовления цилиндрических элементов необходимо: прокатная листовая сталь с размерами 2х16006400 для 813-КЦ, 215007000 для 813-РЦ, для патрубков 813-П-200 и 813-П-400: 664480 и 1295900.

3.4 Расчет развертки корпуса конического и конической рубашки обогрева (КК и РК)

Кроме цилиндрических обечаек в аппаратостроении часто встречаются конические обечайки и днища по ГОСТ 12619-67, 12620-67, 12621-67, 12622-67, 12623-67, 12624-67. Типовые представители таких деталей без отбортовки показаны на рис. 3.1.

Рисунок 3.1 - Параметры развертки конического днища для корпуса (813-КК) и рубашки обогрева (813-РК)

3.4.1 Расчет конического корпуса (813-КК)

Размеры плоской заготовки конической обечайки (813-КК) рассчитывают по следующим формулам:

Длина образующей:

, мм;

где b₀ – высота конической части, мм. b₀ = 1250 мм;

R₁ – радиус аппарата, мм. Для аппарата диаметром 2 м R₁ = 1000 мм;

R₂ – радиус патрубка, мм. Для патрубка диаметром 400мм R₂=200 мм.

Радиусы развертки (без учета отбортовки):

, мм;

, мм.

Подставляя значения получим:

Коническая часть в месте крепления к корпусу имеет отбортовку. Величина отбортовки 110 мм, следовательно:

Угол развертки в радианах:

Угол развертки в градусах:

, град;

.

Длина хорды (длина листа):

Высота внешней стрелки:

Высота развертки:

Выберем стандартный лист для изготовления конической обечайки 813-КК с размерами 1100х2000 толщиной 10мм.

3.4.2 Расчет рубашки обогрева конической (813-РК)

Размеры плоской заготовки конической обечайки рубашки обогрева (318-РК):

b₀ – высота конической части, мм. b₀ = 1250 мм;

R₁ – радиус аппарата, мм. Для аппарата диаметром 2200мм R₁ = 1100 мм;

R₂ – радиус патрубка, мм. Для патрубка диаметром 400мм R₂ = 200 мм.

Коническая часть в месте крепления к корпусу имеет отбортовку с двух сторон. Принимаем величину отбортовки 110 мм. Следовательно:

Угол развертки в радианах:

Угол развертки в градусах:

Длина хорды (длина листа):

Высота внешней стрелки:

Высота развертки:

Выберем стандартный лист для изготовления конической обечайки рубашки обогрева 813-РК с размерами 1250х2000 толщиной 10мм.

Конические обечайки имеют непараллельные образующие, поэтому круговая гибка конуса между цилиндрическими валками приводит к отклонению линий изгиба с направлением образующих. Для согласования их и получения правильной формы конуса необходимо гибку конических обечаек выполнять на вальцах с коническими валками, вершина которых совпадала бы с вершиной угла конуса заготовки. Однако такие условия требуют значительного усложнения конструкции и удорожания ее.

При изготовлении конических деталей аппаратов пользоваться листогибочными машинами с цилиндрическими валками. Для этого осуществить наклон верхнего (среднего) валка у симметричной трехвалковой машины или бокового валка у асимметричной трех- и четырехвалковой машин.

3.5 Расчет развертки ребер жесткости (813-РЖ)

Аппарат имеет пять ребер жесткости, которые имеют форму колец. Толщина ребра жесткости составляет 10 мм, внутренний диаметр 2000 мм, внешний диаметр 2190 мм.

Рисунок 3.2 – Ребро жесткости и его развертка

Размеры заготовок ребер жесткости (813-РЖ) определяются по формулам:

.

.

где мм

мм

Для снижения расхода металла на его изготовление, ребро делится на четыре равные части.

416-РЖ, L = 1080 мм, В = 940 мм.

3.6 Расчет развертки эллиптической крышки (813-ЭК)

Эллиптическая крышка изготавливается из круга. Размеры развертки определяются по формулам изложенным в ГОСТ 6533-78. Диаметр развертки днища с внутренним базовым размером:

где - внутренний диаметр днища;

- высота цилиндрической части днища;

- для днищ с соотношением ;

- высота выпуклой части днища;

- коэффициент, который выбирают по графику.

Диаметр заготовки:

где - технологический припуск на обработку

Заготовка диаметром 2600 мм не может быть вырезана из листа целиком, вырезаем 2 части.

Элементы колец жесткости расположим на (813-РЖ1) листе с размерами 20008000 мм. На этом же листе расположим и цилиндрические части патрубков (813-П200 и 813-П400) подачи/удаления материала, смотрового люка (лаза) и эллиптическую крышку (813-ЭК).