卧式油罐计算书.doc

I 机机械械设设计计基基础础 课课程程设设计计 题 目 所在院 系 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 完成时间 II 此页为任务书 请同学将任务书放入 III 目 录 1 设计总说明 1 1 1 1 1 2 2 计算说明书 2 2 1 设计原始数据 2 2 2 油罐尺寸确定 2 2 3 油罐罐壁的设计计算 4 2 3 1 油罐罐壁钢板的尺寸和排板确定 4 2 3 2 罐壁各层钢板厚度的计算 5 2 4 油罐罐底的设计计算 6 2 5 罐顶的设计计算 6 2 5 1 计算载荷 设计压力 的确定 9 2 5 2 油罐罐顶的校核 参考文献 37 附录 38 4 1 设计说明书设计说明书 2 设计计算书设计计算书 2 1 设计的基本参数设计的基本参数 设计压力 P 0 1MPa 设计温度 T 200C 介 质 汽油 焊缝系数 1 腐蚀裕量 C2 2mm 筒体内径 Di1 2600mm 筒体长度 L 8400mm 封头内径 Di2 2600mm 主体材料 16MnR 其设计温度下许用应力 MPa t 170 水压试验压力 PT 0 125MPa 钢板厚度负偏差 C1 0 25mm 2 2 壳体壁厚计算壳体壁厚计算 2 2 1 筒体壁厚计算筒体壁厚计算 由设计书中的公式 2 1 计算筒体壁厚 mm P PD t i 764 0 1 011702 26001 0 2 1 壁厚附加量 C C1 C2 2 0 25 2 25mm 由于最小壁厚规定并且mm3 min mm Di 2 5 1000 2 1 min 所以 C 5 2 2 25 7 45mm min 圆整后 实选壁厚mm7 5 n 5 2 2 2 封头壁厚计算封头壁厚计算 由设计书中的公式 2 2 计算封头壁厚 mm P PD t i 765 0 1 05 011702 26001 0 5 02 2 由于最小壁厚规定并且mm3 min mm Di 2 5 1000 2 1 min 壁厚附加量 C C1 C2 C3 0 25 2 2 4 25mm C 5 2 4 25 9 45mm min 圆整后实选壁厚 10mm n 2 3 鞍座的选择计算鞍座的选择计算 储罐的总重 Q Q1 Q2 Q3 Q4 式中 Q1 罐体重 Q2 封头重 Q3 汽油重 Q4 附件重 2 3 1 罐体重罐体重 Q1 Dg 2600mm 的筒节 每米设备重量 q1 1050kg mmm10 所以 Q1 Kg88204 81050 1 Lq 2 3 2 封头重封头重 Q2 Dg 2600mm 直边高度 h 40mm 的标准椭圆形封头 其重量mm10 q2 850kg 所以 Q1 2q2 1700kg 2 3 3 汽油重汽油重 Q3 Q3 V 其中 充料系数 取 0 8 V 储罐体积 V V封 V筒 47 85 5 03 52 88m3 汽油在 200C 时的比重为 840Kg m3 6 于是Kg36 3553584088 528 0 3 VQ 2 3 4 附件重附件重 Q4 两个人孔约重 150kg 其接管重总和按 300kg 计 于是 Q4 450kg 所以设 备总重 Q Q1 Q2 Q3 Q4 8820 1700 35535 36 450 45 66 吨 每个支座需承受约 22 83 吨重 负荷相当大 所以选公称直径为 2600mm 的重型鞍座 2 4 鞍座作用下筒体应力计算鞍座作用下筒体应力计算 2 4 1 筒体轴向弯矩计算筒体轴向弯矩计算 双支座支撑的的卧式容器壳视为双支点的外伸梁 在容器轴向存在两个最 大弯矩 一个在鞍座处 一个在容器两支座间跨距中点处 跨距中点处的弯矩按下式计算 M1 F C1L A 支座处的弯矩按下式计算 23 2 2 1C A R C L A C FA M i 式中 Ri 筒体内半径 m A 支座中心线至封头切线的距离 m 选取 A 1 8m C2 系数 10 1 84003 6504 1 3 4 1 2 L H C C3 系数 058 0 130084002 6501300 2 222 2 3 i i LR HR C C1 系数 296 0 10 1 1300058 0 25 0 25 0 2 3 1 C RC C i 所以 M1 F C1L A 223 734 Nm 3 1039 27426 1 4 8296 0 Nm C A R C L A C FA M i 3 3 23 2 2 10744 48 10 1 26 1 3 1 058 0 4 8 26 1 1 10 1 26 1 10734 223 1 2 4 2 筒体轴向应力计算筒体轴向应力计算 在跨距中点处横截面上 由压力及弯矩所引起的轴向应力之和见下图 7 图图 3 2 筒体轴向应力分析图筒体轴向应力分析图 2 4 2 1 在横截面的最高点处 MPa 1 1 22 0 1 1300274 39 1 715 22 7 753 14 1 37 75 i eie PRM R 2 9 2 2 在横截面的最低点处 MPa 1 1 22 0 1 1300274 39 15 059 22 7 753 14 1 37 75 i eie PRM R 以上两式中 P 设计压力 MPa 容器壁厚 mm 不计附加壁厚 e 2 4 2 3 在支座处的轴向应力 此应力取决于支承面上筒体的局部刚性 当在载荷作用下筒体不能保持圆形 时 其横截面上部的一部分对承受轴向弯矩不起作用 当筒体有加强圈时 在筒体最高点处的轴向应力用下式计算 MPa 2 3 22 1 0 1 130048 744 19 465 22 7 750 107 3 14 1 37 75 i eie PRM KR 在筒体横截面的最低点处的轴向应力用下式计算 MPa 2 3 22 2 0 1 130048 744 2 214 22 7 750 192 3 14 1 37 75 i eie PRM KR K1 K2为参数 查 化工设备机械基础 表 7 6 得 K1 0 107 K2 0 192 2 4 5 筒体周向应力计算筒体周向应力计算 2 4 5 1 周向弯矩计算 因鞍座截面处无加强圈 且 A 0 5Rn 所以按 化工容器 中公式 5 55 M K6FRn计算 8 式中 K6 系数 由 化工容器 中图 5 55 查得 K6 0 055 其它参数同上 则 M K6FRn mN 1012 16131010734 223055 0 33 2 4 5 2 周向压缩应力计算 因鞍座截面处无加强圈 且 A 0 5Rn 所以按 化工容器 中公式 5 57 Tmax K5F 计算 式中 K5 系数 由 化工容器 中查得 鞍座包角 时120 K5 0 760 则 Tmax K5FN 33 1004 17010734 223760 0 而在鞍座轴边角处的周向压缩应力 T 值为 T F 4 223 734 4 55 93 3 10 N 3 10 2 4 5 3 周向总应力的计算和校核 该设计圆筒的鞍座界面上无加强圈 但在鞍座两侧的圆筒上有加强圈 而 且鞍座上不设置衬垫板 则圆筒横截面最低处周向压缩应力按下式计算 e b FkK 2 5 5 其中 k 计及圆筒和鞍座是否相焊的系数 本设计中不相焊 k 1 0 K5 系数 K5 0 760 b 圆筒的有效长度 mm 2 1 56300 1 56 1310 7 75457 7 ne bbR 所以MPa 3 5 5 2 1 0 0 76 223 734 10 48 0 457 1 7 75 e kK F b 鞍座边角处的周向总应力 因为647 6 1310 8480 n R L 则 MPa 33 6 6 22 2 3223 734 103 0 0109 223 734 10