Указания к выполнению задания 2

1. Условие прочности на растяжение для тонкостенного сосуда имеет вид

(2.4)

В зависимости от температуры нагрева стенки сосуда (котла) рассчитать [_p]:

– при температуре t < 250 С

, (2.5)

где – предел прочности при растяжении материала листов, из которых выполнена стенка котла; значения для стальных листов можно выбирать по соответствующему ГОСТу в зависимости от марки стали (по справочной литературе, например, по "Марочнику сталей");

n_пч – коэффициент запаса прочности, соответствующий ;

n_пч  4,04,75;

– при температуре нагрева стенки котла t = 250350 С

, (2.6)

где  – предел текучести материала листов котла при рабочей температуре котла. Рабочая температура котла задана в табл. 2.1;

 – коэффициент запаса прочности, соответствующий ;  1,92.

Допускаемый коэффициент прочности продольного шва [S] выбрать из приложения 4 в зависимости от соотношения 0,5qD и типа шва. Например, для однорядного нахлесточного шва при соотношении 0,5qD = 0,44 МПам допускаемый коэффициент [S] = 0,6.

Учитывая, что для тонкостенного сосуда _max = ₁, определить зна-чение ₁ по формуле (2.1) и вычислить толщину стенки котла по фор- муле (2.2).

Принять значение  с учетом добавки на коррозию металла

 = 13 мм.

2. После определения толщины стенки котла () по таблицам справочной литературы принять диаметр заклепки d и шаг заклепочного шва р (можно воспользоваться приложением 4).

3. Проверочный расчет проводится по напряжениям среза по фор-муле (2.3). При этом расчете герметичность шва (его плотность) обеспечивается выбором соответствующего допускаемого условного напряжения на срез ([_{ср. усл}] можно взять из приложения 4).

Сила Q₀ в формуле (2.3) определяется следующим образом:

, (2.7)

где z – число заклепок на участке шва шириной, равной шагу р.

Расчет на срез с силой Q₀ по формуле (2.7) является одновременно расчетом на плотность шва.

4. Если условие прочности выполняется, вычисляют остальные параметры шва:

– расстояние от заклепки до края листа

е = 1,65d; (2.8)

– расстояние между рядами заклепок

е₁ = 0,5р; (2.9)

– толщина накладок (если они есть)

₁ = 0,8. (2.10)

5. После этого для заданного элемента стенки котла определяют нормальное и касательное напряжения на наклонной площадке. Например, для элемента на рис. 2.3 необходимо определить _ и _ на площадке под углом 30:

Рис. 2.3

Из теории напряженного состояния

, (2.11)

, (2.12)

где ₁ и ₂ – главные напряжения, определяемые по формуле (2.1);

 – угол между наибольшим главным напряжением и внешней нормалью к наклонной площадке. Так как он отсчитывается по часовой стрелке, то имеет знак "–" (прямая задача плос-кого напряженного состояния).  = –60.

Рис. 2.4

Если _ > 0, то напряжение растягивает площадку:

Если _ < 0, напряжение сжимает площадку:

Касательное напряжение (_) изображается на рисунке в соответствии с правилом знаков: _ > 0, если вектор _ поворачивается против хода часовой стрелки на 90 до совмещения с внешней нормалью к сечению (площадке):

6. После вычисления значений нормального и касательного напряжений на наклонной площадке надо нарисовать векторы _ и _ на рисунке.