Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Elblągu
Projekt zbiornika
ciśnieniowego
Wykonał:
Prowadzący:
2
SPIS TREŚCI
I. CZĘŚĆ TEORETYCZNA ................................................................................................... 4
1. Symbolika. .............................................................................................................................. 4
2. Wstęp do projektu. .................................................................................................................. 6
3. Założenia projektowe ............................................................................................................. 6
II. CZĘŚĆ OBLICZENIOWA ................................................................................................ 7
I. Klasa zbiornika ....................................................................................................................... 7
II. Wymiary zbiornika ................................................................................................................. 7
1. Średnica króćców ........................................................................................................................................... 7
2. Średnica włazu ............................................................................................................................................... 7
III. Grubość ścianki płaszcza (króćca) ....................................................................................... 7
1. Grubość obliczeniowa .................................................................................................................................... 7
2. Grubość ścianki wymagana ............................................................................................................................ 8
3. Grubość nominalna wyrobu hutniczego ......................................................................................................... 8
4. Rzeczywista nominalna grubość ścianki ........................................................................................................ 9
IV. Wymiary dna ......................................................................................................................... 9
1. Obliczeniowa grubość części wypukłej dna ................................................................................................... 9
2. Grubość nominalna......................................................................................................................................... 9
3. Rzeczywista najmniejsza grubość ścianki dna ............................................................................................. 10
4. Sprawdzam wymiary profilu dna ................................................................................................................. 10
V. Wymiary arkuszy blach ........................................................................................................ 10
1. Objętość części walcowej ............................................................................................................................. 10
2. Długość walcowej części dna ....................................................................................................................... 11
3. Szerokość arkusza blachy dla walczaka ....................................................................................................... 11
4. Długość arkusza blachy dla walczaka .......................................................................................................... 11
5. Wycięcie arkusza blachy .............................................................................................................................. 11
VI. Maksymalna średnica otworu w części walcowej zbiornika .............................................. 11
VII. Dobieram właz .................................................................................................................. 11
VIII. Średnica otworu w płaszczu niewymagająca wzmocnienia ............................................. 12
IX. Wzmocnienie ścianek elementów walcowych osłabionych otworami ................................ 13
X. Dobór parametrów króćców ................................................................................................ 13
XI. Dobór innych parametrów króćców ................................................................................... 13
2. Wymiary uszczelek ...................................................................................................................................... 14
3. Spawanie rury króćca z płaszczem ............................................................................................................... 14
XII. Obliczanie połączeń kołnierzowo – śrubowych ................................................................ 14
1. Obliczanie sił naciągu śrub. .......................................................................................................................... 14
2. Średnica rdzenia śruby. ................................................................................................................................ 15
3. Obliczanie kołnierzy..................................................................................................................................... 16
3
XIII. Podpory (łapy zbiornika). ................................................................................................ 16
XIV. Uchwyty ............................................................................................................................ 17
XV. Zawór bezpieczeństwa. ...................................................................................................... 17
XVI. Osprzęt zbiornika (p. 3.8) ................................................................................................ 18
XVII. Śruby i nakrętki w połączeniach kołnierzowych ............................................................. 19
XVIII. Wartości naprężeń w powłoce zbiornika ....................................................................... 19
III. WYKAZ TABLIC ........................................................................................................... 20
IV. BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................. 26
4
I. CZĘŚĆ TEORETYCZNA
1. Symbolika.
v [m
3
] – pojemność zbiornika
v
walc
[m
3
] – objętość walcowej części
v
dn
[m
3
] – objętość elipsoidalnej części dna
p
o
[MPa] – ciśnienie obliczeniowe
t
0
[°C] – temperatura otoczenia
τ [lat] – długotrwałość zbiornika
D
w
[mm] – średnica wewnętrzna zbiornika
D
z
[mm] – średnica zewnętrzna zbiornika
L
w
[mm] – długość wewnętrzna zbiornika
L
walc
[mm] – długość walcowej części dna
L [mm] – długość arkusza blachy dla walczaka
B [mm] – szerokość arkusza blachy dla walczaka
H
c
[mm] – długość walcowej części dna
d
w
[mm] – średnica króćców
d
otw max
[mm] – maksymalna średnica otworu w części walcowej zbiornika
d [mm] – średnica otworu w płaszczu nie wymagająca wzmocnienia
Z
rz
– rzeczywisty współczynnik wytrzymałościowy elementu osłabionego otworem
υ [m/s] – prędkość czynnika na wlocie/wylocie
t [min] – czas napełniania/opróżniania zbiornika
D
Wł
[mm] – średnica włazu
g
o
[mm] – grubość obliczeniowa ścianki płaszcza/króćca/części wypukłej dna
k [MPa] – naprężenia dopuszczalne
Re
(to)
[MPa] – najmniejsza gwarantowana granica plastyczności przy temperaturze
obliczeniowej t
o
X – współczynnik bezpieczeństwa
Z – obliczeniowy współczynnik wytrzymałościowy
g [mm] – grubość wymagana
C
1
- naddatek grubości ścianki równy odchyłce minusowej dla grubości wyrobu
hutniczego wg norm
5
C
2
– naddatek grubości ścianki na ścienienie się pod wpływem działań mechanicznych
i chemicznych
C
3
– naddatek grubości ze względu na występowanie w niej dodatkowych naprężeń,
nie zależnych od ciśnienia
g
n
[mm] – grubość nominalna wyrobu hutniczego
g
rz
[mm] – rzeczywista najmniejsza grubość ścianki
y
w
– współczynnik wytrzymałościowy
PZ – właz z kołnierzem płaskim z przylgą zgrubną
S
wzm
[mm
2
] – pole powierzchni przekroju materiału wzmacniającego
S
str
[mm
2
] – pole powierzchni materiału straconego
d
kr
w
[mm] – średnica wewnętrzna włazu
d
kr
[mm] – średnica rury dla króćca
g
kr
[mm] – grubość ścianki rury króćca
l
kr
[mm] – długość króćca
F
r
[N] – wartość siły ruchowego naciągu śrub
P [N] – napór czynnika roboczego na połączenie kołnierzowe
D
u
[mm] – średnia średnica uszczelki
F [N] – siła nacisku na uszczelkę
u
cz
[mm] – czynna szerokość uszczelki
u [mm]- rzeczywista szerokość uszczelki
σ
r
[MPa] – naprężenia ściskające w uszczelce wywołane siłą F
r
b – współczynnik zabezpieczający
F
m
[N] – wartość siły montażowego naciągu śrub
σ
m
[MPa] – naprężenia ściskające w uszczelce wywołane siłą F
m
n – liczba śrub w połączeniu
M
zm
[Nmm] – wypadkowy moment sił zewnętrznych działających na kołnierz przy
montażowym naciągu śrub
M
zr
[Nmm] – wypadkowy moment sił zewnętrznych działających na kołnierz przy
ruchowym naciągu śrub
W [mm
3
] – wskaźnik wytrzymałościowy szyjki kołnierza
Q – dopuszczalne obciążenie na uchwyt
G
o
– masa nie napełnionego zbiornika z osprzętem
W
wl
[kg/godz] – przepustowość na wlocie
ρ [kg/m
3
] – gęstość czynnika
W [kg/godz] – przepustowość zaworów bezpieczeństwa
6
2. Wstęp do projektu.
Przedmiotem projektu jest zbiornik ciśnieniowy na gaz. Czynnikiem, który będzie
przechowywany w zbiorniku będzie ARGON pod ciśnieniem p
o
= 0,35 MPa. W projekcie
wykorzystano książkę Leonida Kurmaza „Podstawy konstrukcji maszyn. Projektowanie”,
w której przedstawiono tok obliczeń dla zbiorników ciśnieniowych, na podstawie którego
wykonano projekt.
Założeniem jest, że zbiornik będzie w położeniu poziomym w pomieszczeniu. W projekcie
przyjęto temperaturę krytyczną w otoczeniu zbiornika 50°C. Otoczenie nie jest zbyt
agresywne dla zaprojektowanego urządzenia, ponieważ nie działają na nie niekorzystne
warunki atmosferyczne, środowisko kwaśne itp. Za okres eksploatacji zbiornika przyjęto 30
lat. Oznaczenia tablic w obliczeniach pochodzą z książki L. Kurmaza.
3. Założenia projektowe
Kształt części zasadniczej: walcowy
Kształt dennicy: elipsoidalny
Kształt pokrywy: elipsoidalny
Ilość otworów: 5
Położenie zbiornika: poziome
Rodzaj i sposób podparcia: na łapach wspornikowych
Substancja przechowywana: argon
Ciśnienie, pod którym będzie przechowywany gaz: p
o
= 0,35 MPa
Temperatura otoczenia: t
0
= 50°C
Średnica wewnętrzna: 1200 mm
Stosunek L/D: 2
Długość: 2400 mm
Klasa zbiornika: A
Materiał: stal St3S
Technika wytwarzania: spawanie.
7
II. CZĘŚĆ OBLICZENIOWA
DANE
OBLICZENIA
WYNIK
t
0
= 50°C
p
o
= 0,35 MPa
I. Klasa zbiornika
Odczytuję z tab. 3.3.2 dla
C
t
C
°
≤
≤
°
−
200
40
0
oraz
MPa
p
MPa
o
0
,
2
07
,
0
≤
≤
- klasa „A”
Klasa
zbiornika - A
D
w
= 1200mm
L
w
= 2400mm
υ = 10m/s (dla
powietrza)
t = 15min
v = 2,5m
3
II. Wymiary zbiornika
1. Średnica króćców
3
3
3
10
00035
,
0
10
15
60
10
5
,
2
4
10
60
4
⋅
=
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
π
ϑ
π
t
v
d
w
mm
d
w
18
=
2. Średnica włazu
mm
D
mm
dla
D
D
w
w
wl
1500
800
50
,
0
≤
≤
−
⋅
=
mm
D
wl
600
=
mm
d
w
18
=
mm
D
wl
600
=
Dla stali St3S:
Rm
min
=380-470
MPa
Re
min
=240MPa
A
5min
=25%
X=1,65
p
o
= 0,35 MPa
t
0
= 50°C
D
w
= 1200mm
III. Grubość ścianki płaszcza (króćca)
1. Grubość obliczeniowa
a) dla płaszcza
Przyjmuję stal St3S (Maszynoznawstwo chemiczne, W. M.
Lewandowski tab. 11 s.63)
o
w
o
o
p
Z
k
D
p
g
−
⋅
⋅
⋅
=
α
3
,
2
X
k
t )
(
0
Re
=
Re
)
(Re,
Re
0
)
(
0
⋅
=
=
A
t
f
t
2
0
0
100
018
,
0
100
09
,
0
019
,
1
⋅
−
⋅
−
=
t
t
A
0045
,
0
045
,
0
019
,
1
100
50
018
,
0
100
50
09
,
0
019
,
1
2
−
−
=
⋅
−
⋅
−
=
A
8
9695
,
0
=
A
MPa
t
68
,
232
240
9695
,
0
Re
)
(
0
=
⋅
=
MPa
k
018
,
141
65
,
1
68
,
232
=
=
Przyjmuję Z
dop
= 0,8 oraz α = 1 dla β<=1,4
w
z
D
D
=
β
z tab. 3.3.7
mm
g
o
62
,
1
12
,
259
420
35
,
0
1
8
,
0
018
,
141
3
,
2
1200
35
,
0
=
=
−
⋅
⋅
⋅
=
b) dla króćca
12
,
259
210
35
,
0
1
8
,
0
018
,
141
3
,
2
600
35
,
0
3
,
2
=
−
⋅
⋅
⋅
=
−
⋅
⋅
⋅
=
o
wl
o
o
p
Z
k
D
p
g
α
mm
g
o
81
,
0
=
a)
mm
g
o
62
,
1
=
b)
mm
g
o
81
,
0
=
a)
mm
g
o
62
,
1
=
b)
mm
g
o
81
,
0
=
2. Grubość ścianki wymagana
3
2
C
C
g
g
o
+
+
=
mm
mm
s
C
3
30
1
,
0
2
=
⋅
=
⋅
=
τ
a) dla płaszcza
mm
g
62
,
4
0
3
62
,
1
=
+
+
=
b) dla króćca
mm
g
81
,
3
0
3
81
,
0
=
+
+
=
a)
mm
g
62
,
4
=
b)
mm
g
81
,
3
=
a)
mm
g
62
,
4
=
b)
mm
g
81
,
3
=
3. Grubość nominalna wyrobu hutniczego
1
C
g
g
n
+
≥
C
1
= 0,4 mm z tab. 3.3.8
a)
dla płaszcza
mm
g
n
02
,
5
4
,
0
62
,
4
=
+
≥
b)
dla króćca
mm
g
n
21
,
4
4
,
0
81
,
3
=
+
≥
a)
mm
g
n
02
,
5
=
b)
mm
g
n
21
,
4
=
9
C
1
= 0,4 mm
a)
mm
g
n
02
,
5
=
b)
mm
g
n
21
,
4
=
4. Rzeczywista nominalna grubość ścianki
1
C
g
g
n
rz
−
=
a)
dla płaszcza
mm
g
rz
62
,
4
4
,
0
02
,
5
=
−
=
przyjmuję 5 mm
b)
dla króćca
mm
g
rz
81
,
3
4
,
0
21
,
4
=
−
=
a)
mm
g
rz
62
,
4
=
b)
mm
g
rz
81
,
3
=
d = 18mm
X = 1,40
D
z
=1209,24mm
p
o
= 0,35 MPa
Re
(to)
=232,68M
Pa
IV. Wymiary dna
Z tab. 3.3.5:
H
w
= 300 mm
V
dn
= 0,226 m
3
H
c
= 40 mm – długość walcowej części dna
Masa dna 55 kg.
1. Obliczeniowa grubość części wypukłej dna
k
y
p
D
g
w
o
Z
o
⋅
⋅
⋅
=
4
Współczynnik wytrzymałościowy
)
;
(
ω
z
z
w
D
H
f
y
=
mm
D
H
z
z
6
,
217
24
,
1209
18
,
0
18
,
0
=
⋅
=
⋅
≥
24
,
0
62
,
4
24
,
1209
18
=
⋅
=
⋅
=
rz
z
g
D
d
ω
Z tab. 3.3.9
37
,
3
=
w
y
MPa
X
k
t
2
,
166
40
,
1
68
,
232
Re
)
(
0
=
=
=
mm
g
o
145
,
2
8
,
664
29
,
1426
2
,
166
4
37
,
3
35
,
0
24
,
1209
=
=
⋅
⋅
⋅
=
mm
g
o
145
,
2
=
mm
g
o
145
,
2
=
C
1
= 0,4 mm
C
2
= 3 mm
2. Grubość nominalna
3
2
1
C
C
C
g
g
o
n
+
+
+
≥
n
n
g
g
≥
=
+
+
+
≥
545
,
5
0
3
4
,
0
145
,
2
(grubość nominalna
płaszcza)
mm
g
n
545
,
5
=
10
mm
g
n
545
,
5
=
C
1
= 0,4 mm
3. Rzeczywista najmniejsza grubość ścianki dna
mm
C
g
g
n
rz
145
,
5
4
,
0
545
,
5
1
=
−
=
−
=
przyjmuję 5,1 mm
mm
g
rz
145
,
5
=
H
z
= 217,6 mm
mm
g
rz
145
,
5
=
D
z
=1209,24mm
4. Sprawdzam wymiary profilu dna
mm
D
H
z
z
6
,
217
24
,
1209
18
,
0
18
,
0
=
⋅
=
⋅
≥
R
w
≤
D
z
r
w
≥
0,1 D
z
= 0,1 · 1209,24 = 120,9 mm
(
)
(
)
(
)
−
+
−
−
−
+
−
−
⋅
−
+
−
=
rz
z
rz
z
rz
z
rz
z
rz
z
rz
z
rz
z
w
g
H
g
D
g
H
g
D
g
D
g
H
g
D
r
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
(
)
(
)
(
)
−
+
⋅
−
−
−
+
⋅
−
⋅
−
⋅
−
+
⋅
−
=
145
,
5
6
,
217
2
145
,
5
2
24
,
1209
145
,
5
6
,
217
2
145
,
5
2
24
,
1209
145
,
5
2
24
,
1209
145
,
5
6
,
217
2
145
,
5
2
24
,
1209
2
2
2
2
w
r
r
w
= 130,82 mm > 0,1 D
z
– warunek spełniony
(
)
rz
z
w
rz
z
rz
z
rz
z
w
g
H
r
g
D
g
H
g
D
R
−
⋅
−
−
−
+
−
=
2
2
2
2
2
(
)
145
,
5
6
,
217
82
,
130
2
145
,
5
24
,
1209
145
,
5
6
,
217
2
145
,
5
2
24
,
1209
2
2
−
⋅
−
−
−
+
⋅
−
=
w
R
R
w
= 1185,98 mm < D
z
– warunek spełniony
r
w
= 130,82
mm
≥
0,1 D
z
–
warunek
spełniony
R
w
= 1185,98
mm
≤
D
z
–
warunek
spełniony
V = 2,5 m
3
V. Wymiary arkuszy blach
Z tab. 3.3.5 objętość elipsoidalnej części dna wynosi:
V
dn
= 0,226 m
3
1. Objętość części walcowej
V
walc
= V – 2 V
dn
= 2,5 – 2 · 0,226 = 2,048 m
3
V
walc
= 2,048
m
3
11
V
walc
= 2,048 m
3
D
w
= 1200 mm
2. Długość walcowej części dna
(
)
(
)
mm
D
V
L
w
walc
walc
748
,
1811
4521600
10
192
,
8
1200
10
048
,
2
4
10
4
9
2
9
2
9
=
⋅
=
⋅
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
=
π
π
mm
L
walc
748
,
1811
=
mm
L
walc
748
,
1811
=
mm
L
walc
748
,
1811
=
H
c
= 40 mm
3. Szerokość arkusza blachy dla walczaka
mm
H
L
B
C
walc
748
,
1731
80
748
,
1811
2
=
−
=
⋅
−
=
B=1731,8 mm
D
z
=1209,24mm
D
w
= 1200 mm
4. Długość arkusza blachy dla walczaka
(
)
(
)
mm
D
D
L
w
x
5
,
3781
1
1200
24
,
1209
5
,
0
1
5
,
0
=
−
+
⋅
⋅
=
−
+
⋅
⋅
=
π
π
mm
L
5
,
3781
=
mm
L
5
,
3781
=
5. Wycięcie arkusza blachy
Wg tab. 3.3.11 arkusza o wymiarach L x B nie można wyciąć
z jednego kawałka, przyjmuję więc 2 kawałki o wymiarach:
B
1
= 865,9 mm L = 3781,5 mm
B
2
= 865,9 mm
B
1
= 865,9mm
B
2
=865,9 mm
L=3781,5 mm
D
z
=1209,24mm
VI. Maksymalna średnica otworu w części walcowej
zbiornika
mm
D
d
z
otw
62
,
604
24
,
1209
5
,
0
5
,
0
max
=
⋅
=
=
mm
d
otw
62
,
604
max
=
mm
d
otw
62
,
604
max
=
VII. Dobieram właz
Wg BN – 83/2211-24.01
Typ włazu PZ – właz z kołnierzem płaskim z przylgą zgrubną.
Wymiary włazu rodzaju PZ z tab. 18.3.1 (Projektowanie
węzłów i części maszyn rozdział 18 – zbiorniki ciśnieniowe L.
O. Kurmaz):
D
nom
= 600 mm
p
om
= 1,0 MPa
Śruba M20 x 95, liczba – 20
Uszczelka:
d = 600 mm
D = 668 mm
Właz - PZ
12
Wymiary króćców włazu PZ:
Rura:
d
z
= 612 mm
g = 6 mm
l = 300 mm
Kołnierz:
D
z
= 730 mm
g
1
= 40 mm
D
0
= 690 mm
d
0
= 22 mm
D
1
= 660 mm
D
2
= 620 mm
D
3
= 647 mm
D
4
= 617 mm
D
7
= 648 mm
Wymiary pokrywy włazu PZ:
D
z
= 730 mm
g
1
= 30 mm
g
2
= 34 mm
D
0
= 690 mm
d
0
= 22 mm
D
1
= 660 mm
D
5
= 645 mm
D
6
= 619 mm
D
w
= 1200 mm
D
z
=1209,24mm
mm
g
rz
145
,
5
=
C
2
= 3 mm
p
o
= 0,35 MPa
MPa
k
018
,
141
=
α = 1
VIII. Średnica otworu w płaszczu niewymagająca
wzmocnienia
(
) (
)
3
2
1
1
,
8
rz
rz
w
Z
C
g
D
d
−
⋅
−
⋅
=
(
)
(
)
(
)
(
)
71
,
695
85
,
422
1
3
145
,
5
018
,
141
3
,
2
3
145
,
5
1200
35
,
0
3
,
2
2
2
=
−
⋅
⋅
+
+
⋅
=
−
⋅
⋅
+
+
⋅
=
α
C
g
k
C
g
D
p
Z
rz
rz
w
o
rz
607
,
0
=
rz
Z
(
) (
)
mm
d
31
,
81
038
,
10
1
,
8
607
,
0
1
3
145
,
5
1200
1
,
8
3
=
⋅
=
−
⋅
−
⋅
=
lub
d = 0,35 D
z
= 0,35 · 1209,24 = 423,23 mm
mm
d
31
,
81
=
13
lub
d = 200 mm
Przyjmuję najniższą z możliwych średnic.
d
w
kr
=600mm
g
kr
=3,81mm
g
wz
=1· g
kr
C
2
= 3mm
IX. Wzmocnienie ścianek elementów walcowych
osłabionych otworami
S
wzm
≥
S
str
(
)
"
'
5
4
3
2
1
2
sp
sp
wzm
S
S
S
S
S
S
S
S
+
+
+
+
+
+
⋅
=
(
)
o
kr
w
str
g
C
d
S
⋅
⋅
+
=
2
2
(
)
(
)
0
1
5
,
0
2
1
=
−
−
⋅
−
−
=
C
g
g
g
d
S
o
kr
kr
w
(
)
(
)
0
2
2
2
=
−
−
+
⋅
−
−
=
C
g
g
h
C
g
g
S
o
kr
o
kr
(
)
(
)
2
3
1127
81
,
3
1
81
,
3
600
5
,
0
1
5
,
0
mm
g
g
d
S
wz
kr
kr
w
=
⋅
−
−
⋅
=
−
−
=
2
3
1127mm
S
=
(
)
(
)
0
2
2
4
=
+
⋅
−
−
=
C
g
C
g
g
S
wz
kr
o
kr
2
2
5
43
,
11
3
81
,
3
mm
C
g
S
kr
=
⋅
=
⋅
=
2
5
43
,
11
mm
S
=
( )
2
2
"
'
52
,
14
mm
g
S
S
kr
sp
sp
=
=
+
(
)
2
9
,
2305
52
,
14
43
,
11
1127
2
mm
S
wzm
=
+
+
⋅
=
(
)
2
86
,
490
81
,
0
6
600
mm
S
str
=
⋅
+
=
S
wzm
≥
S
str
– warunek spełniony
2
3
1127mm
S
=
2
5
43
,
11
mm
S
=
2
9
,
2305 mm
S
wzm
=
2
86
,
490
mm
S
str
=
S
wzm
≥
S
str
–
warunek
spełniony
X. Dobór parametrów króćców
Wymiary z tab. 3.3.12:
Średnica rury dla króćca d
kr
= 21,3 mm
Grubość ścianki króćca g
kr
= 4 mm
Długość króćca l
kr
= 140 mm
d
kr
= 21,3 mm
g
kr
= 4 mm
l
kr
= 140 mm
XI. Dobór innych parametrów króćców
1. Rodzaj kołnierza
Przyjmuję kołnierz okrągły płaski (kryzowy) (PN – 87/H –
74731).
14
Z tab. 3.5.2:
Średnica nominalna 15 mm
Rura: d
z
= 21,3 mm
Kołnierz:
D
z
= 80 mm
D
w
= 22,5 mm
g
1
= 10 mm
D
o
= 55 mm
d
o
= 11 mm
D
1
= 40 mm
f = 2mm
Śruby 4 sztuki gwint M10
2. Wymiary uszczelek
Z tab. 3.3.13 dla średnicy nominalnej kołnierza DN = 15 mm
oraz dla ciśnienia nominalnego p
nom
= 0,63 MPa:
d = 22 mm
D = 44 mm
S = 2 mm
3. Spawanie rury króćca z płaszczem
Z tab. 3.3.15:
Przyspawanie rury do kołnierza płaskiego wg PN – 69/M –
69019
2 g = 8 mm
≤
g
1
dla g
1
≥
2 g => h = g = 4 mm
p
o
= 0,35 MPa
XII. Obliczanie połączeń kołnierzowo – śrubowych
1. Obliczanie sił naciągu śrub.
Wartość siły ruchowego naciągu śrub F
r
[N].
]
[N
F
b
P
F
r
⋅
+
=
4
2
o
u
p
D
P
⋅
⋅
=
π
- napór czynnika roboczego na połączenie
kołnierzowe
D
u
= 0,5 (D + d) – średnia średnica uszczelki
D
u
= 0,5 (44 + 22) = 33 mm
15
r
cz
u
u
D
F
σ
π
⋅
⋅
⋅
=
- siła nacisku na uszczelkę
u
cz
= u = 11 mm dla u
≤
12 mm
u = 0,5 (D - d)
σ
r
= 5,0 p
o
= 1, 75 MPa z tab. 3.3.19
b – dla temperatury 50 °C z interpolacji - 1,225 z tab. 3.3.18
N
F
7
,
1994
75
,
1
11
33
=
⋅
⋅
⋅
=
π
N
P
2
,
299
4
81
,
1196
4
35
,
0
33
2
=
=
⋅
⋅
=
π
N
F
r
7
,
2742
7
,
1994
225
,
1
2
,
299
=
⋅
+
=
Wartość siły montażowego naciągu śrub F
m
[N].
m
cz
u
m
u
D
F
σ
π
⋅
⋅
⋅
=
1
σ
m
– naprężenia ściskające w uszczelce z tab. 3.3.19 - 21MPa
N
F
m
2
,
23936
21
11
33
1
=
⋅
⋅
⋅
=
π
r
m
F
C
F
⋅
=
2
C – współczynnik uwzględniający naciąg montażowy śrub na
uszczelkę = 1,2 dla D
u
≤
500 mm
N
F
m
24
,
3291
7
,
2742
2
,
1
2
=
⋅
=
Przyjmuję siłę
N
F
m
2
,
23936
1
=
N
F
r
7
,
2742
=
N
F
m
2
,
23936
1
=
N
F
m
2
,
23936
1
=
N
F
r
7
,
2742
=
n = 4
X
1
= 1,1
X
2
= 1,5
2. Średnica rdzenia śruby.
)
(
13
,
1
1
k
n
F
d
m
ś
m
⋅
⋅
⋅
=
ψ
)
(
13
,
1
2
k
n
F
d
r
ś
r
⋅
⋅
⋅
=
ψ
Dla zgrubnego ( C ) wykonania śrub i nakrętek ψ = 0,50
MPa
X
k
6
,
213
1
,
1
235
Re
1
1
=
=
=
MPa
X
k
to
12
,
155
5
,
1
68
,
232
Re
2
)
(
2
=
=
=
mm
d
ś
m
45
,
8
56
13
,
1
)
6
,
213
4
5
,
0
(
2
,
23936
13
,
1
=
=
⋅
⋅
⋅
=
16
mm
d
ś
r
36
,
3
84
,
8
13
,
1
)
12
,
155
4
5
,
0
(
7
,
2742
13
,
1
=
=
⋅
⋅
⋅
=
Wewnętrzna średnica gwintu metrycznego d
3
≥
8,45 mm
d
3
≥
8,45 mm
D
z
= 80 mm
g
1
= 10 mm
D
o
= 55 mm
d
o
= 11 mm
D
w
= 22,5 mm
g = 4 mm
N
F
m
2
,
23936
1
=
N
F
r
7
,
2742
=
3. Obliczanie kołnierzy.
Kołnierz kryzowy.
Wartość naprężeń zastępczych w kryzie.
Dla montażowego naciągu śrub
MPa
k
g
km
,
≤
σ
Dla ruchowego naciągu śrub
MPa
k
g
kr
,
≤
σ
(
)
(
)
(
)
(
)
100
22
80
8
5
,
22
55
2
,
23936
2
2
2
2
2
1
0
0
−
−
−
⋅
=
⋅
⋅
−
⋅
−
−
⋅
=
π
π
σ
g
d
D
g
D
D
F
z
w
m
km
MPa
km
4
,
64
=
σ
(
)
(
)
(
)
(
)
100
22
80
8
5
,
22
55
7
,
2742
2
2
2
2
2
1
0
0
−
−
−
⋅
=
⋅
⋅
−
⋅
−
−
⋅
=
π
π
σ
g
d
D
g
D
D
F
z
w
r
kr
MPa
kr
38
,
7
=
σ
MPa
R
k
e
g
80
3
240
3
=
=
=
Warunek został spełniony.
g
km
k
≤
σ
g
kr
k
≤
σ
XIII. Podpory (łapy zbiornika).
Na podstawie punktu 3.6.1 wg BN – 64/2212-04
Podpory zbiornika poziomego, odmiana A.
D
w
= 1200 mm
a = 1080 mm
b = 200 mm
m = 1050 mm
n = 360 mm
h = 440 mm
h
1
= 120 mm
śebro nie występuje
g = 8 mm
e
1
= 950 mm
e
2
= 140 mm
d
0
= 18 mm
Podpory
odmiany A
17
XIV. Uchwyty
Obliczenie ciężaru zbiornika:
]
[kg
G
G
G
czynnika
o
+
=
]
)[
2
(
15
,
1
kg
G
G
G
dna
plaszcza
o
+
⋅
=
kg
G
o
2
,
239
208
15
,
1
)
69
2
70
(
15
,
1
=
⋅
=
⋅
+
⋅
=
Gęstość argonu na m
3
wynosi 1,784 kg.
kg
G
6
,
243
46
,
4
2
,
239
784
,
1
5
,
2
2
,
239
=
+
=
⋅
+
=
Q = G · g = 243,6 · 9,81 = 2389,7 N = 2,3897 kN
Na podstawie punktu 3.7 wg PN – M – 71071:1995
Przyjmuję uchwyt odmiany A – zaokrąglony (2 sztuki)
Z tab. 3.7.1 dobieram wymiary uchwytów:
Wielkość uchwytu 0
b = 80 mm
d = 25 mm
h = 40 mm
s = 6 mm
t = 20 mm
s
1min
= 4 mm
a
min
= 3 mm
Dla 2 uchwytów z tab. 3.7.2 dobieram obciążenie
dopuszczalne:
β = 30 - 45° => dopuszczalne obciążenie 7,0 kN.
G = 243,6 kg
Uchwyt
odmiany A
υ = 10m/s
d
kr
= 21,3 mm
XV. Zawór bezpieczeństwa.
Przepustowość na wlocie do zbiornika.
( )
]
[
4
10
6
,
3
2
3
godz
kg
d
W
kr
wl
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
−
π
ϑ
ρ
ρ – gęstość czynnika – 1,03 kg/m
3
υ – prędkość czynnika na wlocie – 10 m/s
( )
godz
kg
W
wl
06
,
132
4
3
,
21
10
03
,
1
10
6
,
3
2
3
=
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
−
π
godz
kg
W
wl
06
,
132
=
Przepustowość zaworów bezpieczeństwa
godz
kg
W
wl
06
,
132
=
18
(
)
1
1
max
1
10
59
,
1
V
p
F
W
+
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
ψ
α
α – dla zaworów rodzaju Si570l = 0,50
ψ
max
= 0,484 (dla powietrza)
2
.
8
.
3
.
4
0
2
0
p
z
d
d
F
=>
⋅
=
π
2
2
201
4
16
mm
F
=
⋅
=
π
p
1
= 1,1 p
0
= 0,385 MPa
V
1
= 0,97 m
3
/kg
ρ
1
= ρ = 1,03 kg/m
3
(
)
godz
kg
W
35
,
292
97
,
0
1
385
,
0
10
201
484
,
0
50
,
0
59
,
1
=
+
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
Z tab. 3.8.2.1 dobieram wymiary zaworu bezpieczeństwa
Si570l:
d
0
= 16 mm
d
1
x d
2
= 20 x 32 mm
D
1
= 105 mm
D
2
= 140 mm
S
1
= 85 mm
S
2
= 95 mm
H = 345 mm
godz
kg
W
35
,
292
=
Zawór
bezpieczeństw
a Si570l 20 x
32/ 0,385
XVI. Osprzęt zbiornika (p. 3.8)
1.
Ciśnieniomierz rodzaju M (manometr) o wymiarze D =
100 mm, odmiany R (z króćcem promieniowym), o
klasie dokładności dla manometrów 4, o zakresie
wskazań 0 - 1,6 MPa.
Ciśnieniomierz M 100 R 4/0 – 1,6 PN – 88/M – 42304
2.
Uszczelka rodzaju P (płaska) dla największego
ciśnienia roboczego 1,6 MPa i o średnicy D = 17 mm.
Uszczelka płaska P – 1,6 – 17 PN – 74/M – 42302
3.
Łącznik gwintowany typu A, wielkości 3 (M20 x 1,5).
Łącznik A/3 PN – 82/M – 42306
4.
Rurka syfonowa typu UB, odmiany 2, o średnicy
19
zewnętrznej 20 mm, grubości ścianki 4 mm, ze stali
R35.
Rurka syfonowa UB 2 – 20 x 4 R35 PN – 83/M – 42308
XVII. Śruby i nakrętki w połączeniach kołnierzowych
Śruby w połączeniach kołnierzowych:
wg PN – 85/M-82101 (PN – 85/M-82105).
Nakrętki w połączeniach kołnierzowych:
wg PN – 86/M - 82144
k
r
= 141,018
MPa
D =1209,24 mm
p = 0,35 MPa
g = 5 mm
XVIII. Wartości naprężeń w powłoce zbiornika
Naprężenia promieniowe:
r
r
k
F
P
≤
=
σ
, gdzie:
L
D
p
P
⋅
⋅
=
L
g
F
⋅
⋅
=
2
r
r
k
g
D
p
≤
=
⋅
=
⋅
⋅
=
32
,
42
10
24
,
1209
35
,
0
2
σ
Naprężenia promieniowe są mniejsze niż naprężenia
dopuszczalne 42,32 MPa << 141,018 MPa.
Naprężenia osiowe:
r
l
k
F
P
≤
=
σ
, gdzie:
4
2
D
p
P
⋅
⋅
=
π
g
D
F
⋅
⋅
=
π
r
l
k
MPa
g
D
p
≤
=
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=
16
,
21
5
4
24
,
1209
35
,
0
4
σ
Naprężenia osiowe są mniejsze niż naprężenia dopuszczalne
21,16 MPa << 141,018 MPa.
σ
r
< k
r
σ
l
< k
r
20
III. WYKAZ TABLIC
21
22
23
24
25
26
IV. BIBLIOGRAFIA
1.
L. Kurmaz „Projektowanie części maszyn”.
2.
L. O. Kurmaz „Projektowanie węzłów i części maszyn”.
3.
M. Lewandowska „Maszynoznawstwo chemiczne”.
4.
T. Wilczewski „Pomoce projektowe z podstaw maszynoznawstwa chemicznego”.
5.
M. E. i T. Niezgodzińscy „Wzory, wykresy i tablice wytrzymałościowe”.
6.
Urząd Dozoru Technicznego – przepisy dozoru technicznego.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Projekt zbiornika ciśnieniowego 2
17 06 12 Projekt Zbiornika Ciśnieniowego
Projekt zbiornika ciśnieniowego
pkm projekt zbiornik ciśnieniowy Złożenie A2
pkm projekt zbiornik ciśnieniowy, Złożenie A2
zbiornik projekt, Zbiornik cisnieniowy
pkm projekt zbiornik ciśnieniowy Pokrywka A3
pkm projekt zbiornik cisnieniow Nieznany
pkm projekt zbiornik ciśnieniowy pkm zbiornik
pkm projekt zbiornik ciśnieniowy Zbiornik A3
pkm projekt zbiornik ciśnieniowy, Pokrywka A3
projekt zbiorni cisnieniowy gazu, inżynieria ochrony środowiska kalisz, z mix inżynieria środowiska
Projekt zbiornika ciśnieniowego(1)
pkm projekt zbiornik ciśnieniowy, Zbiornik A3
projekt zbiornika cisnieniowego Nieznany
Projekt zbiornika ciśnieniowego 2
PROJEKT WYKONAWCZY ZBIORNIKA CIŚNIENIOWEGO
więcej podobnych podstron