Расчет барабана на прочность

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

ОТЧЕТ

по ИДЗ № 1

Расчет барабана на прочность

по дисциплине Надежность, диагностика элементов энергетического оборудования

Выполнил студент гр. 5В11 Лебедев А. А.

Отчет принят:

Доцент каф. ПГС Казаков А. В.

Томск — 2014

Введение

Детали конструкции котла воспринимают избыточное внутреннее или наружное давление. К тому же на них приходится термические напряжения от разности температур в сечении и от самокомпенсации, а также напряжения от весовых нагрузок.

При выполнении проектных расчетов определяют размеры элементов проектируемых деталей, которые обеспечат их прочность как в рабочих условиях, так и при гидравлическом испытании.

В данном индивидуальном задании будет приведен расчет барабана парового котла, определена толщина стенки барабана и проверка возможности проведения гидроиспытаний.

Цель: Определение номинальной толщины стенки барабана, способной выдержать давление и температуру среды.

Расчет ведется согласно нормам расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды (РД 10−249−98) — распространяются на паровые котлы и паропроводы с избыточным рабочим давлением более 0,07 МПа и на водогрейные котлы и трубопроводы горячей воды с температурой свыше 115 °C.

1. Расчет на прочность барабана

Развёртка барабана

Развёртку барабана построим с использование компьютерной программы Компас — 3D V13.

Размеры барабана:

Длинна l=14 м; Ширина барабана b=5. 024 м; диаметр барабана D=1,6 м.

На развертке барабана расположены следующие отверстия: 1) 4 штуки — диаметром 84 мм; 2) 16 штук — диаметром 105 мм; 3) 16 штук — диаметром 44 мм; 4) 42 штуки — 105 мм.

Коридорное поле отверстий с одинаковым шагом; 2) Коридорное поле отверстий с одинаковым шагом; 3) Продольный ряд отверстий с одинаковым шагом; 4) Шахматный ряд отверстий.

Рисунок 1- Развертка барабана.

Номинальная толщина стенки

где SR — расчетная толщина стенки, мм; с — суммарная прибавка к расчетной толщине стенки.

Расчетная температура стенки

Примем расчетную температуру стенки равной температуре среды в барабане при заданном давление

Материал стенки барабана

Примем 16ГНМА.

Номинальное допускаемое напряжение для tr и 16ГНМА [1, стр. 156]

Расчетный коэффициент прочности

— для первого ряда отверстий:

d=0,084 м; t=12,25 (развертка); t1=4,02 м.

— для второго ряда отверстий:

d=0,105 м; t=1,56 (развертка); t1=0,67 м.

— для третьего ряда отверстий:

d=0,044 м; t=0,82 (развертка).

— для четвертого ряда отверстий:

d=0,105 м; t=0,64 (развертка); t1=0,67 м; m=b/a=0,335/0,32=1,0469; a=t/2=0,32; b=t½=0,335.

Из данных расчетом примем

Расчетная толщина стенки

Суммарная прибавка к расчетной толщине стенки

,

где с — суммарная прибавка к расчетной толщине стенка, мм, складывается из с1- технологической прибавки с1=с11+с12; с11=1,6 мм, [1, стр. 157] - поправка на возможную неточность прокатки; с12=0 мм, [2, стр. 17] - поправка на возможное утонение в процессе гибки; с2 — эксплуатационная прибавка, c2=c21+c22; c21=1 мм, [2, стр. 5] - поправка учитывающая наличие пароводяной смеси внутри; c22=0 мм, [2, стр. 5].

Номинальная толщина стенки

из стандартного рядя размеров примем SR=75мм.

Проверка требований к укреплению лазового отверстия

Предельный диаметр неукрепленного отверстия

где

При условии d0> dлазовое отверстие укреплять не требуется. Данное условие выполняется с запасом 258,75мм> 105 мм; > 84 мм; > 44 мм.

Проверка на возможность проведения гидроиспытаний

Гидроиспытания проводятся с пробным давлением на 25% превышающем расчетное давление и температурой воды 20 °C.

Допускаемое давление для гидроиспытаний

где =170 МПа- допускаемое напряжение для гидроиспытаний.

Пробное давление для гидроиспытаний

При условии Рh> Рпроб. гидроиспытания проводить можно. При толщине стенки 75 мм данное условие не выполняется 12,3< 14,375 следовательно необходимо увеличивать толщину стенки, поэтому примем толщину стенки равную 90 мм.

Допускаемое давление для гидроиспытаний

При s=90 мм Рh> Рпроб. — 14,72 > 14,375 МПа следовательно условие проведения гидроиспытаний выполняется.

Значения предельного диаметра отверстия для s=90 мм d0=468,87 мм, лазовое отверстия укреплять не требуется.

Расчет эллиптического днища барабана

Примем толщину днища s=90 мм.

Коэффициент прочности, учитывающий наличие лазового отверстия:

где d — диаметр лазового отверстия.

Длина цилиндрической части днища

Проверка к требованию укрепления отверстия

где — высота выпуклой части днища.

Проверка возможности проведения гидроиспытаний

Допускаемое давление для гидроиспытаний

Пробное давление для гидроиспытаний

При s=90 мм Рh> Рпроб. — 15,112 > 14,375 МПа следовательно условие проведения гидроиспытаний выполняется.

Заключение

В результате выполненных расчетов мы получили, необходимая толщина стенки обечаек и днища барабана должна быть равна 90 мм, для того чтобы выдержать необходимые нагрузки и пройти гидравлические испытания.

Для обечаек барабана давления для гидравлических испытаний, а для днища барабана в то время как пробное давление равное Из этих значений видно что барабан с толщиной стенки равной 90 мм пройдет гидравлические испытания.

Список литературы

барабан прочность гидроиспытание днище

1 Казаков А. В., Надежность, диагностика элементов энергетического оборудования: учебное пособие. — Томск: издательство Томского политехнического университета, 2010. — 224с.

2 Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды, 2001. — 197 с.

Показать Свернуть
Заполнить форму текущей работой