料仓强度校核计算.xls

附件二 料料仓仓强强度度校校核核计计算算 一 设计参数 1 最高工作压力 P1 MPa0 0905 2 设计压力 P2 MPa0 098 3 工作温度 T1 21 4 设计温度 T2 21 5 工作介质PET 6 介质堆积密度 1 Kg m31500 7 介质真密度 2 Kg m31403 8 设备本体材质Q235 A 9 设备支座材质Q235 A 10 物料与设备筒壁间的摩擦系数 0 34 11 物料内摩擦角 o 38 二 计算常数 1 重力加速度 g m s29 81 2 自然对数的底 e 2 71828 3 圆周率 3 141592654 三 设备有关参数 1 锥体高度 Hc mm4250 2 筒体高度 H mm8000 3 设备总高 Ho mm11922 4 筒体内直径 Di mm6000 5 设备锥底与筒体所成之倾角 o 35 6 设备锥底的半顶角 o 35 7 设计温度下材料的弹性模量 E MPa181000 8 料仓筒体分两段 壁厚 1为 mm8 负偏差为 mm0 8 2为 mm6 负偏差为 mm0 6 9 料仓筒体各段长度 对应于壁厚 H1为 mm4000 H2为 mm4000 10 焊缝接头系数 0 85 11 锥体部分壁厚 3为 mm8 负偏差为 mm0 8 四 计算过程 一 料仓质量 公式 mo mo1 mo2 mo3 mo4 mo5 ma meKg458600 27 式中 mo1 料仓壳体质量 包括裙座 Kg28928 20 mo2 内件质量Kg9703 90 mo3 保温或防护材料质量Kg20593 20 mo4 平台扶梯质量Kg0 00 mo5 操作时料仓内物料质量Kg399374 97 ma 人孔 接管 法兰及顶部安装的各附件质量Kg0 00 me 偏心质量Kg0 00 二 物料对料仓的作用力 1 料仓内物料重量 公式 WG 1 Di2 4 H Hc 3 1E 9Kg399374 97 2 料仓仓筒内所储物料在任一截面处产生轴向压力 对 1部分 公式 Pv 1Di 4k 1 e 4k h Di 1E 6MPa 0 228645276 对 2部分 公式 Pv 1Di 4k 1 e 4k h Di 1E 6MPa 0 193239462 式中 k 物料侧压系数 按下式计算 k tg 45o 2 20 237883078 对 1部分 h 料仓计算截面以上的储料高度mm32000 对 2部分 h 料仓计算截面以上的储料高度mm22000 3 料仓仓筒内所储物料在任一截面处产生垂直于筒壁的水平压力 对 1部分 公式 Ph kPvMPa 0 054390842 对 2部分 公式 Ph kPvMPa 0 045968398 4 物料与仓壁间的摩擦力 最大值 公式 Pi if Di 4 hi i 1E 6 Pi iv N1184 481232 5 物料对锥底大端产生的壁面法向力 公式 Pn Ph sin 2 Pv cos 2MPa 0 171317322 三 自振周期 不等厚度料仓自振周期按下式计算 公式 见JB T4735 97 Pg104 公式 14 9 s0 50574284 其中 料仓各筒壁的截面惯性矩为 I1 8 Di 1 3 1mm46 81302E 11 I2 8 Di 2 3 2mm45 10466E 11 料仓各筒壁的质量为 m1 Di 1 H1 1 0 0000079Kg4771 521294 m2 Di 2 H2 2 0 0000079Kg3577 449678 各质心的高度为 h1mm5000 h2mm21000 各计算段长度为 H1 为 mm32000 H2 为 mm22000 四 地震载荷 1 水平振力 公式 Fk1 Cza1 k1mkgN4015 663281 式中 Cz 综合影响系数 取Cz 0 50 5 mk 距离地面hk处的集中质量Kg8348 970972 此处hk为 mm14960 a1 对应于料仓基本自振周期的地震影响系数a值 a Tg T 0 9amax0 143747466 Tg 各类场地土的特征周期0 3 amax 地震影响系数的最大值0 23 k1 基本振型参与系数 按式 14 13 计算 0 682158242 2 垂直地震力 当设防烈度为8度或9度区应考虑上下两个方向垂直地震力的作用 3 地震弯矩 公式 MI IE1 Fk1 hk h N mm 60074322 69 式中 h 任意计算截面到底截面的距离mm0 4 当料仓高度大于20m时 还须考虑高振型的影响 按下式计算 MI IE 1 25MI IE1N mm 75092903 36 五 风载荷 设备安装在室内 无需考虑风载荷 六 偏心弯矩 料仓为轴对称结构 偏心载荷为0 无需考虑偏心弯矩 七 最大弯矩 不考虑分弯矩 偏心弯矩为0 最大弯矩即为地震弯矩 公式 Mmax MI IEN mm 75092903 36 八 雪载荷 设备安装在室内 无需考虑雪载荷 九 仓筒应力计算 1 轴向应力计算 1 1 摩擦力 物料轴向压力及气相压力产生的轴向应力 环型支撑以上部分产生压应力 对 1部分 公式 Z1 Pi if Di 1e P2Di 4 1e MPa 20 42539426 对 2部分 公式 Z1 Pi if Di 2e P2Di 4 2e MPa 27 23385902 环型支撑以下部分产生拉应力 此处只在 1部分 公式 z1 Pv P2 Di 4 1e MPa 80 06011666 1 2 料仓顶部载荷在仓筒中产生的轴向应力 仅在环型支撑以上部分产生压应力 对 1部分 公式 Z2 m1 m2 m3 g Ws Di 1e MPa 0 126784154 对 2部分 公式 Z2 m1 m2 m3 g Ws Di 2e MPa 0 169045539 式中 m1 料仓顶盖质量Kg954 m2 附加设备质量Kg400 m3 活载 检修人员 配件 工具 质量Kg400 Ws 雪载荷 此处不考虑N 1 3 由最大弯矩在仓筒中产生的轴向应力 对 1部分 公式 z3 32Do1MI IE Do1 4 Di 4 MPa0 33154029 对 2部分 公式 z3 32Do2MI IE Do2 4 Di 4 MPa0 44220161 2 周向应力 对 1部分 公式 PhDi 2 1e MPa 26 66217745 对 2部分 公式 PhDi 2 2e MPa 30 04470463 3 应力组合 3 1 轴向应力组合 对 1部分 支座以上部分 公式 z z1 z2 z3 压应力 MPa 20 88371871 支座以下部分 公式 z z1 z2 z3 拉应力 MPa 80 39165695 对 2部分 公式 z z1 z2 z3 压应力 MPa 27 84510616 3 2 轴向应力与周向应力组合 对 1部分 公式 z 2 2 z 0 5MPa 70 92442168 对 2部分 公式 z 2 2 z 0 5MPa 29 00752012 4 应力评定 4 1 组合应力 按下式校核 评定条件 t结论合合格格 设计温度下材料的许用应力 t 值为 MPa122 4 2 轴向组合压应力按下式校核 对 1部分 评定条件 z cr结论合合格格 对 2部分 评定条件 z cr结论合合格格 仓筒材料的许用轴向压应力 cr按下式计算 对 1部分 cr min B 0 9 s MPa25 对 2部分 cr min B 0 9 s MPa 10 18802395 设计温度下材料的屈服强度 s 值为 MPa135 B值按以下方法计算 具体见Pg5 3 6 4 对 1部分 A 0 094 1e Do0 0001125 对 2部分 A 0 094 2e Do8 44311E 05 由 1部分的A值 查图6 7得B值为MPa25 由 2部分的A值 查图6 7 在曲线左侧 按下式计算 B 2 3 AEMPa 10 18802395 十 料仓锥体部分应力计算 1 锥体大端的应力计算 1 1 周向应力 公式 Di Pn P2 2 3e cos MPa161 16458 1 2 经向应力 公式 z DiPv 4 e cos Wc Di e cos MPa 75 10451912 式中 Wc 锥体自重与锥体部分所储物料重量之和 按下式计算 Wc Di2Hc 1 12 W锥N632343 239 锥体自重W锥为 Kg3212 4 2 锥体任意截面上的应力计算 2 1 锥体任意截面上的垂直力 公式 Pv 1Di 4k cos 1 e 4k hcos Di 1E 6MPa 0 274939288 h 料仓计算截面以上的储料高度mm37550 2 2 锥体任意截面上的水平力 公式 Ph kPvMPa 0 065403404 2 3 锥体任意截面上的法向力 公式 Pn Ph sin 2 Pv cos 2MPa 0 206004092 2 4 周向应力 公式 Di Pn P2 2 3e cos MPa 181 9217995 2 5 轴向应力 公式 z DiPv 4 3e cos Wc Di 3e cos MPa 88 95612533 3 应力评定 3 1 周向应力 评定条件 t结论合合格格 3 2 轴向应力 评定条件 z cr结论合合格格 十一 料仓顶盖计算 1 此处为蝶形封头 R Di 3200 r 0 1Di 320 10 2 许用外压为 P 0 1Et R 2MPa 0 176757813 3 仓顶附件等产生的压力 P mg Di2 4 MPa 0 000608564 4 结果评定 以上各项数据满足自支承式拱顶的要求结论合合格格 十二 环行支座 1 支承受力分析 由于设备在室内 不考虑风载 仅按下计算 公式 Ft 4Mmax nDb m0g nN1142596 415 式中 n 支承数 个4 Db 固定螺栓中心直径mm4200 2 刚性环的组合截面的惯性距 2 1 圆筒壳体上有效加强宽度 公式 Ls 1 1 Do 1e 0 5mm 228 9353446 2 2 圆筒上带垫板的有效加强宽度 公式 Ls1 1 1 Do1 4e 0 5mm 229 2395777 垫板厚度 4 mm8 附偏差 mm0 8 2 3 组合截面的惯性距 公式 I I1 I2 I3mm4160168935 8 I1 1 12 B3T BTa12mm4106399872 8 I2 1 12 43Ls1 4Ls1a22mm425127865 99 I3 1 12 13Ls 1Lsa32mm428641196 99 式中 B 刚性环的宽度mm300 T 刚性环的厚度mm40 a 组合截面的惯性轴位置 按下式计算 a 0 5B2T 4Ls1 B 0 5 4 1Ls B 4 0 5 1 BT 4Ls1 1Ls mm 186 9683117 a1 a 0 5Bmm 36 96831165 a2 B 0 5 4 amm 117 0316883 a3 B 4 0 5 1 amm 125 0316883 Ds Do 2 4 B a mm 6258 063377 3 支座处作用于刚性环上的力 公式 F Ftb hN453411 2759 式中 b 固定螺栓至筒壁的距离mm500 h 支座刚性环间的距离mm1260 4 计算刚性环组合截面上的内力 应力 4 1 支座处 4 1 1 内力距 公式 Mr 0 5FRs 1 ctg N mm 193827697 式中 Rs Ds 2mm 3129 031688 支座间夹角的一半 对四支座时为 4弧度 4 1 2 周向力 公式 Tr 0 5Fctg N226705