Расчет химических аппаратов
4. РАСЧЁТ СЕДЛОВЫХ ОПОР ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Выбор седловых опор проводим по ГОСТ 26-1265-75 [2].
Проводим расчёт аппарата и опоры при условии, что проводятся испытания водой.
Реакция опоры для аппарата, установленного на двух опорах:
Qмах=0,5Gмах (14)
где Gмах - максимальная сила тяжести аппарата (в том числе и при гидравлическом испытании).
Gмах=Gмат+Gвод (15)
где Gмат - полный вес аппарата;
Gвод - вес воды при гидравлическом испытании.
Gмат=(р*D*L*S+Sповер.шара*S)*сстали*g (16)
где D=1,3 -внутренний диаметр обечайки, м;
L=4,5 - длина обечайки, м;
S=0,006 - толщина стенки, м;
Sповерх.шара=2*р*D2 - площадь поверхности шара, образованного днищами обечайки;
сстали=7850- плотность материала обечайки, кг/м3;
g=9,81 - ускорение свободного падения, м/с2.
Тогда Gмат=(3,14*1,3*4,5*0,006+2*3,14*1,32*0,006)*7800*9,81=13305 Н
Gвод=свод*g*Vаппар. (17)
где свод=1000 - плотность воды, кг/м3;
Vапар=Vцилин+Vшара=р*(D/2)2*L+4/3*р*(D/2)3, м3
Vаппар=3,14*1,32*4.5+4/3*3,14*1,33=6,2 м3
Gвод=1000*9,81*6,2=60822 Н
По формуле (15)
Gмах=13305+60822=74127Н
По формуле (14)
Qмах=74127/2=37063.5 Н
По Qмах выбираем опору Опора 160-822-2-I ОСТ 26-1265-75, табл.14.6 [2].
Горизонтальная сила (перпендикулярная к оси аппарата):
Р1=К18*Qмах (18)
где К18=0,22, рис.14.21 [2].
Р1=0,22*37063= 9265.8 Н
Горизонтальная сила трения (параллельная оси аппарата):
Р2=0,15*Qмах (19)
где 0,15 - коэффициент трения между аппаратом и опорой (или между опорой и опорной плитой), стр. 302 [2].
Р2=0,15*37063=5559.45 Н
Площадь опорной плиты принимается конструктивно и должна удовлетворять условию:
FпR=Qмах/[убет] (20)
где [убет]=8 МПа - допускаемое напряжение сжатия бетона фундамента, марка бетона 300, СНиП В-1 - 62 [2].
FпR=37063/(8*106)=0.0046 м2
Принимаем Fп=L1*B1=1.44*0,4=0,576 м2, табл.14.6 [2], что удовлетворяет условию.
Расчётная толщина опорной плиты:
(21)
где К19=0,12, рис.14.23 [2];
b=0,14 м, рис.14.24 [2];
убет=[убет]*FпR/Fп=8*106*0,008/0,576=111111.11 Па.
Тогда
м
Принимаем Sп=15 мм.
Расчётная толщина ребра опоры из условия прочности на изгиб и растяжение:
(22)
где [у]=132 МПа - допускаемое напряжение для стали, табл. 6 [1];
м
Толщину ребра проверяют на устойчивость от действия сжимающей нагрузки q. Нагрузка на единицу длины ребра:
q=1,2*Qмах/lобщ (23)
где lобщ=1.91 м, рис.14.24, рис.14.2, табл.14.6 [2].
q=1,2*37063/1,9=23408Н/м
Расчётная толщина рёбер из условия устойчивости:
SpR?q/[уkp] (24)
где [уkp] - допускаемое напряжение на устойчивость, принимаемое из условия
[уkp]=min {уT/3; уkp/5} (25)
Предел текучести уТ=220 МПа, табл. 3.6 [2].
Тогда уТ/3=220/3=73,3 МПа
Критическое напряжение находят по формуле
укр=3,6*Е*(sp/hp)2 (26)
где Sр=0,003 м - найденное по формуле (22);
hр=0,466 м - высота крайнего наружного ребра, рис.14.24, рис.14.2, табл.14.6 [2].
Тогда
укр=3,6*1,84*105*(0,003/0,466)2=27 МПа
укр/5=5.4МПа
Выбираем min [уkp]=5 МПа
Тогда по формуле (24)
SpR?23408/(5*106)?0.005м
Принимаем SpR=55 мм.