2. Содержание курсового проекта.

В графическую часть курсового проекта входят:

1 лист – чертеж на изготовление вертикальной стенки и днища резервуара, содержащий необходимое для сборки, сварки и нормирования сварочных работ количество видов, размеров, разрезов, спецификаций;

2 лист – чертеж на изготовление щита перекрытия или полотнища кровли в зависимости от конструкции кровли;

3 лист – чертеж на изготовление стойки или понтона кровли;

4 лист – общий вид резервуара, содержащий необходимое количество видов, разрезов, размеров для общей сборки и монтажа металлоконструкций.

Расчетно-пояснительная записка объемом 30-50 страниц содержит следующие расчеты и обоснования:

1. Краткое описание металлоконструкции резервуара и условий работы.

2. Подбор двух марок сталей (обычной и повышенной прочности) для элементов конструкции, обоснование выбора с точки зрения хорошей свариваемости и механических свойств.

3. Определение расчетных сопротивлений для основного металла и металла шва.

4. Определение наиболее рациональных размеров резервуара для двух марок сталей, выбор типа кровли и его обоснование.

5. Определение расчетных нагрузок, действующих на металлоконструкцию резервуара.

6. Проверка устойчивости стенки резервуара.

7. Расчет сопряжений стенки с днищем.

8. Расчет толщины листов вертикальной стенки для двух марок стали, выбор схемы соединения листов.

9. Определение по технологической себестоимости наиболее экономичного варианта.

10. Расчет покрытия резервуара.

11. Список литературы.

12. Приложения (спецификация).

2. Компоновочная часть проекта

Компоновка выполняется в соответствии с заданием, в котором указывается объем резервуара и его назначение. Кроме того руководителем проекта может быть указан тип кровли. Компоновку металлоконструкции резервуара рекомендуется выполнять в следующей последовательности.

1. Определение рациональных размеров резервуара.

Генеральными размерами резервуара является диаметр резервуара и высота вертикальной стенки. При заданном объеме эти величины связаны между собой соотношением:

(1)

где V – объём резервуара, м³;

D – диаметр резервуара, м;

H – высота вертикальной стенки, м.

Из условия минимального расхода стали находят оптимальную высоту стенки резервуара [1]. При V < 2000 м³ целесообразно принимать постоянную толщину всех поясных листов стенки S_cr = const и тогда

(2)

При V > 2000м³ экономичнее переменная толщин стенки, в этом случае

(3)

где Δ – приведённая толщина металла днища и кровли (см. табл.1), мм;

γ_С1=0,8 – коэффициент условий работы стенки при расчёте на прочность;

R_wy – расчётное сопротивление для вертикального сварного шва стенки (R_{wy =} R_y при сварке с физическим контролером качества швов, в этом числе монтажного замыкающего шва), МПа;

γ_f2=1,1 – коэффициент надёжности по нагрузке для гидростатического давления продуктов;

ρ – плотность воды или нефтепродукта (см.табл.2) кг/мм³;

Ry - расчетное сопротивление металла стенки, которое определяется по таблицам [2] в зависимости от марки стали, ГОСТа, толщины листов, МПа.

За толщину листов при определении Ry можно приближенно принимать приведенную толщину Δ.

Марки сталей или указываются в задании, или выбираются [2] в зависимости от группы конструкций или климатического района строительства. Резервуары с V < 10 тыс. м³ относятся ко 2 – й группе конструкций, V > 10000 м³ – к первой группе.

Для резервуаростроения применяются низкоуглеродистые стали марок 18пс, 18сп, ВСт3пс, Вст3сп, низколегированные стали марок 09Г2, 09Г2С, 16Г2АФ, 16Г2. Возможно изготовление нижних поясов стенки из низколегированных сталей, а верхних – из низкоуглеродистых.

Полученное значение Н_опт должно быть скорректировано с учетом следующего:

высота стенки должна быть кратной высоте пояса листовой стали 1490 мм (1500 мм за вычетом 2∙5 мм на строжку кромок) при сварке всех поясов встык.

Если при расчете на прочность и устойчивость верхние пояса стенки могут быть приняты минимальной толщины (S_cr = 4 мм), то они могут быть сварены внахлестку (в этом случае строжка кромок не производится) с перекрытием поясов в 30 – 40 мм. В дальнейшем это необходимо учесть при установлении окончательных размеров резервуара.

Следует учитывать, что в СССР имеется много станков для рулонирования при высоте стенки Н < 12,0 м и ограниченное количество станков при высоте стенки Н < 18,0 м. Поэтому можно рекомендовать при Н_опт = 12…14 м принимать Н = 1,49*8 = 11,92 < 12 м; если Н_опт > 14 м., то принимать Н = Н_опт с учетом кратности листов, но не более 18 м.

Приняв Н, находят (рис. 1):

(4)

где r = D/2 – радиус резервуара.

L_ст = π∙D (5)

где L_cr – длина развертки стенки.

Длина развертки стенки округляется в большую сторону до размера, кратного длине листа 5990 мм (после строжки); можно также использовать ½ или ¼ стандартного листа (2990 мм или 1490 мм). При этом в монтажном стыке рулона стенки резервуаров вместимостью 10 000 м³ и более необходимо предусмотреть нахлестку по 100 мм в обе стороны от оси стыка, что облегчается достижение плавности круговой формы стенки в этом месте. Затем нахлестка обрезается на монтаже для сварки в стык. Приняв длину рулона стенки L_рул, окончательно находят.

(мм) (6)

В монтажом стыке при S > 6 мм делается V – образная разделка кромок, обращенная внутрь резервуара.

Монтажный стык резервуаров емкостью до 5000м³ может выполняться внахлестку двумя сплошными швами. Вес рулона стенки не должен превышать 50 – 60 т., если нужно более одного рулона стенки , они должны быть одинаковыми. При этом следует учитывать увеличение количества монтажных стыков.

Из условия рулонирования максимальная толщина стенки недолжна превышать 16 м для низкоуглеродистых сталей и 14 мм – для низколегированных.

Наиболее распространенная схема раскладки листов вертикальной стенки при изготовлении ее на современных механизированных станах предусматривает совмещение всех вертикальных стыков листов в одну линию. Это упрощает сборку и выполнение швов автоматической сваркой. В случае применения разбежки всех или части вертикальных стыков величина ее должна быть не менее 500 мм.

После компоновки стенки определяется окончательный объем резервуара, который должен отличатся от заданного в пределах от минус 2% до плюс 5%.

Для вычисления объема и последующего статического расчета принимается внутренний радиус резервуара r₂ ; высота налива условно принимается до самого верха, т.е. равной Н стенки. Окончательно принятые объем и размеры резервуара записываются в табл.3.