где 
если расчет
выполняется по наружному диаметру, и
если расчет выполняется по внутреннему диаметру.
Из текста задания φмин=0,6, тогда
Принимаем 
Формулы пригодны при соблюдении следующих условий:
- для барабанов и коллекторов, содержащих воду, пароводяную смесь или насыщенный пар:
- для коллекторов, содержащих перегретый пар:
2 Расчет толщины круглого плоского днища
Номинальная толщина круглого плоского днища:
s1=s1R+c=30,878+1=31,878 ,
где 
,
где коэффициенты K0=1, K=0.45∙K1 , но не менее 0,35.
K=0.45∙K1=0,45∙0,908=0,409
К1 следует определять по формуле 
,
(Значение коэффициента должно быть не менее 0,76)
В коллекторе может быть использовано донышко приварное для трубопроводов ТЭС по ОСТ 108.504.01-82:
ДОНЫШКО ПРИВАРНОЕ 350 37 ОСТ 108.504.01-82.
3 Расчет сварного шва
Коэффициент прочности стыкового соединения в соответствии с
РД 10-249-98 (подпункт 4.2) φw=1
4 Расчет напряжений и перемещений донышка с помощью программы SolidWorks.
4.1 Подготовка данных для расчета
Для проведения расчета был выполнен трехмерный чертеж донышка в программе Autocad-2006. При прочностном расчете в SolidWorks была использованная расчетная модель.
Расчетная схема донышка приведена на рисунок 1. Были заданы граничные условия:
- давление на внутренней стенке (давление среды в соответствии с заданием)
- отсутствие перемещения стенки донышка, прилегающей к трубе.
Рисунок 1. Расчетная схема
4.2 Результаты расчетов
В результате расчёта были получены картины напряжений и перемещений которые представлены в виде рисунков. Эти рисунки позволяют наглядно и количественно оценить данные характеристики.
Результаты расчета напряжения представлены на рисунке 3.
Рисунок 2. Перемещение стенок донышка
Рисунок 3. Картина напряжений
Зона максимальных напряжений находится в месте проточки и смещена из области сварного шва, что увеличивает срок службы и надёжность работы конструкции.
Выводы
В результате проведенных расчетов донышка коллектора в программе SolidWorks, были получены картины перемещения и напряжений. По ним можно определить зоны максимальных напряжений, а следовательно и наиболее опасные участки. Также из полученных результатов можно определить максимальное перемещение и сделать вывод о надёжности работы данной детали. Максимальное перемещение (0,5 мм) имеет центр донышка
При работе коллектора донышко, из-за наличия значительного внутреннего давления, деформируется и выгибается, при этом возникает крутящий момент, который непосредственно воздействует на самое слабое место конструкции, т.е. сварной шов.
Результат расчета показал, что существует небольшая область в районе кольцевой проточки на внутренней поверхности донышка в которой напряжение максимально (s=383 МПа) и близко к допустимому напряжению временного сопротивления (sВ=262 МПа).
Так как была решена упругая задача, то в реальных условиях с учетом пластичности данная конструкция донышка обеспечит необходимую надежность, но запаса прочности донышко иметь не будет. Поскольку на проточку приходятся максимальные напряжения она должна быть выполнена с высокой точностью и минимальной шероховатостью, что бы избежать появления концентраторов напряжений. Все это удорожает конструкцию донышка, но обеспечивает снижение напряжений приходящихся на сварной шов, который является наиболее слабым местом всей конструкции.
Чертежи приведены в приложении 1.
Литература
[1] РД 10-249-98. Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.