臥式油罐計算書.doc

I 機機械械設設計計基基礎礎 課課程程設設計計 題 目 所在院 系 專業(yè)班級 學號 學生姓名 指導教師 完成時間 II 此頁為任務書 請同學將任務書放入 III 目 錄 1 設計總說明 1 1 1 1 1 2 2 計算說明書 2 2 1 設計原始數據 2 2 2 油罐尺寸確定 2 2 3 油罐罐壁的設計計算 4 2 3 1 油罐罐壁鋼板的尺寸和排板確定 4 2 3 2 罐壁各層鋼板厚度的計算 5 2 4 油罐罐底的設計計算 6 2 5 罐頂的設計計算 6 2 5 1 計算載荷 設計壓力 的確定 9 2 5 2 油罐罐頂的校核 參考文獻 37 附錄 38 4 1 設計說明書設計說明書 2 設計計算書設計計算書 2 1 設計的基本參數設計的基本參數 設計壓力 P 0 1MPa 設計溫度 T 200C 介 質 汽油 焊縫系數 1 腐蝕裕量 C2 2mm 筒體內徑 Di1 2600mm 筒體長度 L 8400mm 封頭內徑 Di2 2600mm 主體材料 16MnR 其設計溫度下許用應力 MPa t 170 水壓試驗壓力 PT 0 125MPa 鋼板厚度負偏差 C1 0 25mm 2 2 殼體壁厚計算殼體壁厚計算 2 2 1 筒體壁厚計算筒體壁厚計算 由設計書中的公式 2 1 計算筒體壁厚 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 由于最小壁厚規(guī)定并且mm3 min mm Di 2 5 1000 2 1 min 所以 C 5 2 2 25 7 45mm min 圓整后 實選壁厚mm7 5 n 5 2 2 2 封頭壁厚計算封頭壁厚計算 由設計書中的公式 2 2 計算封頭壁厚 mm P PD t i 765 0 1 05 011702 26001 0 5 02 2 由于最小壁厚規(guī)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 圓整后實選壁厚 10mm n 2 3 鞍座的選擇計算鞍座的選擇計算 儲罐的總重 Q Q1 Q2 Q3 Q4 式中 Q1 罐體重 Q2 封頭重 Q3 汽油重 Q4 附件重 2 3 1 罐體重罐體重 Q1 Dg 2600mm 的筒節(jié) 每米設備重量 q1 1050kg mmm10 所以 Q1 Kg88204 81050 1 Lq 2 3 2 封頭重封頭重 Q2 Dg 2600mm 直邊高度 h 40mm 的標準橢圓形封頭 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 充料系數 取 0 8 V 儲罐體積 V V封 V筒 47 85 5 03 52 88m3 汽油在 200C 時的比重為 840Kg m3 6 于是Kg36 3553584088 528 0 3 VQ 2 3 4 附件重附件重 Q4 兩個人孔約重 150kg 其接管重總和按 300kg 計 于是 Q4 450kg 所以設 備總重 Q Q1 Q2 Q3 Q4 8820 1700 35535 36 450 45 66 噸 每個支座需承受約 22 83 噸重 負荷相當大 所以選公稱直徑為 2600mm 的重型鞍座 2 4 鞍座作用下筒體應力計算鞍座作用下筒體應力計算 2 4 1 筒體軸向彎矩計算筒體軸向彎矩計算 雙支座支撐的的臥式容器殼視為雙支點的外伸梁 在容器軸向存在兩個最 大彎矩 一個在鞍座處 一個在容器兩支座間跨距中點處 跨距中點處的彎矩按下式計算 M1 F C1L A 支座處的彎矩按下式計算 23 2 2 1C A R C L A C FA M i 式中 Ri 筒體內半徑 m A 支座中心線至封頭切線的距離 m 選取 A 1 8m C2 系數 10 1 84003 6504 1 3 4 1 2 L H C C3 系數 058 0 130084002 6501300 2 222 2 3 i i LR HR C C1 系數 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 筒體軸向應力計算筒體軸向應力計算 在跨距中點處橫截面上 由壓力及彎矩所引起的軸向應力之和見下圖 7 圖圖 3 2 筒體軸向應力分析圖筒體軸向應力分析圖 2 4 2 1 在橫截面的最高點處 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 在橫截面的最低點處 MPa 1 1 22 0 1 1300274 39 15 059 22 7 753 14 1 37 75 i eie PRM R 以上兩式中 P 設計壓力 MPa 容器壁厚 mm 不計附加壁厚 e 2 4 2 3 在支座處的軸向應力 此應力取決于支承面上筒體的局部剛性 當在載荷作用下筒體不能保持圓形 時 其橫截面上部的一部分對承受軸向彎矩不起作用 當筒體有加強圈時 在筒體最高點處的軸向應力用下式計算 MPa 2 3 22 1 0 1 130048 744 19 465 22 7 750 107 3 14 1 37 75 i eie PRM KR 在筒體橫截面的最低點處的軸向應力用下式計算 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為參數 查 化工設備機械基礎 表 7 6 得 K1 0 107 K2 0 192 2 4 5 筒體周向應力計算筒體周向應力計算 2 4 5 1 周向彎矩計算 因鞍座截面處無加強圈 且 A 0 5Rn 所以按 化工容器 中公式 5 55 M K6FRn計算 8 式中 K6 系數 由 化工容器 中圖 5 55 查得 K6 0 055 其它參數同上 則 M K6FRn mN 1012 16131010734 223055 0 33 2 4 5 2 周向壓縮應力計算 因鞍座截面處無加強圈 且 A 0 5Rn 所以按 化工容器 中公式 5 57 Tmax K5F 計算 式中 K5 系數 由 化工容器 中查得 鞍座包角 時120 K5 0 760 則 Tmax K5FN 33 1004 17010734 223760 0 而在鞍座軸邊角處的周向壓縮應力 T 值為 T F 4 223 734 4 55 93 3 10 N 3 10 2 4 5 3 周向總應力的計算和校核 該設計圓筒的鞍座界面上無加強圈 但在鞍座兩側的圓筒上有加強圈 而 且鞍座上不設置襯墊板 則圓筒橫截面最低處周向壓縮應力按下式計算 e b FkK 2 5 5 其中 k 計及圓筒和鞍座是否相焊的系數 本設計中不相焊 k 1 0 K5 系數 K5 0 760 b 圓筒的有效長度 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 鞍座邊角處的周向總應力 因為647 6 1310 8480 n R L 則 MPa 33 6 6 22 2 3223 734 103 0 0109 223 734 10