卧式容器三鞍座的设计和计算

设备名称：图号：设备项目号：设备位号:1设计数据：容器壳体及充满介质时的总重量,W=100000N筒体长度(两封头切线间距离),L=22000mm封头内壁曲面深度,H=400mm边支座中心线到近端部封头切线的距离,A=400mm筒体壁厚,δ=20mm封头壁厚,δH=20mm筒体内半径,Ri=750mm筒体平均半径,Rm=Ri+δ/2=760mm筒体外直径,Do=2(Ri+δ)=1540mm筒体负偏差,C1=0mm筒体腐蚀裕量,C2=1mm筒体计算厚度,δo=δ-C1-C2=19mm封头负偏差,C1=0mm封头腐蚀裕量,C2=1mm封头计算厚度,δHO=δ-C1-C2=19mm封头类型=标准椭圆形设计压力,P=0.8MPa设计温度,T=200oC筒体材料=16MnR设计温度下筒体材料的许用应力,[σ]t=170MPa封头材料=16MnR设计温度下封头材料的许用应力,[σ]t=170MPa筒体的长径比,L/Do=14.3筒体直径厚度比,Do/δo=81.1查图6-2(GB150-1998),系数A=0.0002查图6-3,4,5,6,7,8,9,10(GB150-1998),系数B=20MPa鞍座包角,θ=120o鞍座平面上有无加强圈=否靠近鞍座处有无加强圈=否圆筒是否被封头加强=否三鞍座卧式容器的设计和计算卧式容器XXXXXXXXXXXXXXX切线HAFABFLAHFC切线qRi支座垫板厚度δp=0mm支座垫板是否起作用[要求δP≥δ,宽度≥b2,包角≥(θ+12O)]否容器与鞍座是否焊接否2支座反力及筒体轴向弯矩计算=2.1筒体轴向弯矩计算=2.1.1单位长度上的均布载荷:q=W/(L+4/3H)=4.44N/mm2.1.2边支座处弯距,MA=Mc=-q/2*[A2+4HA/3-(Rm2-H2)/2]=-365088.8N·mm2.1.3中间支座处弯距,MB=-[q(L/2-A)2]/8-MA/2=-62147337N·mm2.1.4跨距中点弯矩,Mp=MA+{1/2*q(L/2-A)+(MB-MA)/(L/2-A)}2/2q=34901133N·mm2.2支座反力计算2.2.1边支座反力,FA=FC=[q(2/3*H+L/4+A/2)+(MB-MA)/(L/2-A)]*1.2=24780.9N2.2.2中间支座反力,FB=[q(L/2-A)+2(MA-MB)/(L/2-A)]*1.2=70438.1N3筒体的轴向应力计算3.1两支座中间处的横截面上3.1.1最高点:σ1=PRm/(2δo)-Mp/(πRm2δo)=15.0MPa因为σ1≤min.([σ]t,B)因此σ1校核合格3.1.2最低点:σ2=PRm/(2δo)+Mp/(πRm2δo)=17.0MPa因为σ2≤[σ]t因此σ2校核合格3.2边支座处横截面上3.2.1筒体被加强的最高点或筒体不被加强的靠近中间水平平面处:σ3=PRm/(2δo)-MA/(K1πRm2δo)=16.1MPa其中,K1(GB150)=0.107因为σ3≤[σ]t因此σ3校核合格3.2.2最低点:σ4=PRm/(2δo)+MA/(K2πRm2δo)=15.9MPa其中,K2(GB150)=0.192因为σ4≤min.([σ]t,B)因此σ4校核合格3.3中间支座处横截面上3.3.1筒体被加强的最高点或筒体不被加强的靠近中间水平平面处:σ5=PRm/(2δo)-MB/(K1πRm2δo)=32.8MPa其中,K1(GB150-89表8-1)=0.107因为σ5≤[σ]t因此σ5校核合格3.3.2最低点:σ6=PRm/(2δo)+MB/(K2πRm2δo)=6.6MPa其中,K2(GB150-89表8-1)=0.192因为σ6≤min.([σ]t,B)因此σ6校核合格4筒体切向剪应力计算4.1边支座处横截面上4.1.1壳体未被封头加强时(A/Rm0.5):τ1=K3Q/(Rmδo)=1.4MPa其中,Q1=q(2/3*H+A)=2958.6NQ2=1/2*q*(L/2-A)+(MB-MA)/(L/2-A)=17692.2NQ=max.(Q1,Q2)=17692.2NK3(GB150-89表8-2)=1.1714.1.2壳体被封头加强时(A/Rm≤0.5):筒体中:τ2=K3FA/(Rmδo)=2.0MPa因此τ=1.4因为τ≤0.8[σ]t因此τ校核合格封头中:τH=K4FA/(RmδHO)=0.0MPa其中:K4(GB150-89表8-2)=0.0因为筒体不被封头加强因此τH校核不需计算对标准椭圆形封头,σH=PDi/(2δHO)=31.6MPa对标准蝶形封头,σH=PRi/(2δHO)=15.8MPa封头内应力σH=31.6MPa因为筒体不被封头加强因此σH校核不需计算因为筒体不被封头加强因此τH+σH校核不需计算4.2中间支座处横截面上:τ=K3Q/(Rmδo)=2.9MPa其中:Q=FB/2=35219.1N因为τ≤0.8[σ]t因此τ校核合格5筒体周向应力计算5.1支座处无加强圈5.1.1边支座处支座处横截面最低点:σ7=-kK5FA/(δob2)=-5.3MPa其中:k=1K5(GB150)=0.7603δo=19mm圆筒的有效宽度,b2=1.56(Rmδo)^1/2=187.5mm因为σ7≤[σ]t因此σ7校核合格5.1.2中间支座处支座处横截面最低点:σ7=-kK5FB/(δob2)=-15.0MPa其中:k=1K5(GB150)=0.7603δo=19mm圆筒的有效宽度,b2=1.56(Rmδo)^1/2=187.5mm因为σ7≤[σ]t因此σ7校核合格5.1.3边支座鞍座边角处(L-2A)/Rm≥8时,σ8=-FA/(4δob2)-3K6FA/(2δo2)=-3.3MPa其中,δo=19mmδo2=361mmK6(GB150)=0.0153(L-2A)/Rm8时,σ8=-FA/(4δob2)-12K6FARm/[(L/2+A)δo2]=-2.6MPaσ8=-3.3MPa因为σ8≤1.25[σ]t因此σ8校核合格5.1.4中间支座鞍座边角处(L/2+A)/Rm≥8时,σ8=-FB/(4δob2)-3K6FB/(2δo2)=-9.4MPa(L/2+A)/Rm8时,σ8=-FB/(4δob2)-12K6FBRm/[(L-2A)δo2]=-6.2MPaσ8=-9.4MPa因为σ8≤1.25[σ]t因此σ8校核合格5.2支座处有加强圈5.2.1边支座处鞍座边角处的筒体中：σ9=C1K7FARmC'/Io-K8FA/Ao=-14.0MPa其中：C1(GB150)=-1K7(GB150)=0.0529K8(GB150)=0.3405组合截面中心轴到筒体最远点距离，C'=200mm一个支座的加强环及有效宽度内筒体壁的组合截面积对中心轴的惯性矩，Io=14400000mm4一个支座的加强环及有效宽度内筒体壁的组合截面积,Ao=40000mm2因为支座处无加强圈因此σ9校核不需计算5.2.2边支座处鞍座边角处,离开筒体最远处的加强圈顶部：σ10=C2K7FARmd/Io-K8FA/Ao=13.6MPa其中：C2(GB150)=1组合截面中心轴到加强环最远点距离，d=200mm因为支座处无加强圈因此σ10校核不需计算5.2.3中间支座处鞍座边角处的筒体中：σ9=C1K7FBRmC'/Io-K8FB/Ao=-39.9MPa因为支座处无加强圈因此σ9校核不需计算5.2.4中间支座处鞍座边角处,离开筒体最远处的加强圈顶部：σ10=C2K7FBRmd/Io-K8FB/Ao=38.7MPa因为支座处无加强圈因此σ10校核不需计算5.3加强圈靠近鞍式支座加强圈位于筒体内外=内5.3.1边支座处鞍座边角处的筒体中：σ9=C3K7FARmC'/Io-K8FA/Ao=15.0MPa其中：C3(GB150)=1K7(GB150)=0.0581K8(GB150)=0.271组合截面中心轴到筒体最远点距离，C'=200mm一个支座的加强环及有效宽度内筒体壁的组合截面积对中心轴的惯性矩，Io=14400000mm4一个支座的加强环及有效宽度内筒体壁的组合截面积,Ao=40000mm2因为靠近支座无加强圈因此σ9校核不需计算5.3.2边支座处鞍座边角处,离开筒体最远处的加强圈顶部：σ10=C4K7FARmd/Io-K8FA/Ao=-15.4MPa其中：C4(GB150)=-1组合截面中心轴到加强环最远点距离，d=200mm因为靠近支座无加强圈因此σ10校核不需计算5.2.3中间支座处鞍座边角处的筒体中：σ9=C1K7FBRmC'/Io-K8FB/Ao=42.7MPa因为靠近支座无加强圈因此σ9校核不需计算5.2.4中间支座处鞍座边角处,离开筒体最远处的加强圈顶部：σ10=C2K7FBRmd/Io-K8FB/Ao=-43.7MPa因为靠近支座无加强圈因此σ10校核不需计算