Рис. 8. График для определения коэффициента динамичности

Период собственных колебаний аппарата Т в секундах определяется по формуле:

, (56)

где Н – высота аппарат, м; Еt – модуль нормальной упругости материала корпуса аппарата при рабочей температуре, МПа; Еt=2,00·105 МПа; J – момент инерции верхнего поперечного сечения корпуса аппарата относительно центральной оси, м4; g – ускорение силы тяжести, м/с2; G – сила тяжести всего аппарата, МН.

Рис. 9. График для определения коэффициента пульсации скоростного напора ветра.

(57)

где плотность материала стали ρХ18Н10Т = 7880 кг/м3.

Подставляем найденные значения:

Тогда =1,5 по графику.

Далее находим:

;

;

;

.

Далее определяем силу, действующую на i-й участок аппарата от ветрового напора:

(58)

;

;

;

.

Далее определяем изгибающий момент от ветровой нагрузки относительно основания аппарата:

Изгибающий момент от действия ветровой нагрузки на одну площадку, расположенную на высоте хi - от основания аппарата, Мвni определяется по формуле

(59)

где xni – расстояние от низа i-ou площадки до основания аппарата в м; – сумма проекции всех элементов площадки, расположенных вне зоны аэродинамической тени на вертикальную плоскость в м2:

;

;

где n – число площадок.

Общий изгибающий момент от ветровой нагрузки найдем по формуле:

9.5 Расчёт опор аппарата

Расчет опор [9, 10], предназначенных для цилиндрических колонных аппаратов производят исходя из ветровой и сейсмической нагрузок. В таких опорах расчётом определяются: размеры рёбер, сварные или паянные швы и местные напряжения в цилиндрических стенках аппарата в местах присоединения к ним опор.

Отношение вылета к высоте ребра l/h рекомендуется принимать равным 0,5.

Расчётная толщина ребра определяется по формуле:

(48)

где G – максимальный вес аппарата, МН (обычно бывает во время испытания, когда аппарат заполнен водой); n – число лап (не менее двух); z- число рёбер в одной лапе (1 или 2); σс.д – допускаемое напряжение на сжатие (можно принять равным 100 МН/м2); l – вылет опоры, м. Значение коэффициента k рекомендуется предварительно принять k = 0,6. Если при этом δ получится не менее l/13, то расчётная величина δ является окончательной. В противном случае значение коэффициента k необходимо уменьшить с пересчётом толщины δ и последующей проверкой l/δ по графику.

Определим основные размеры опоры (лапы) для вертикального цилиндрического аппарата, подвешенного на четырёх лапах по следующим данным: максимальный вес аппарата G = 0,085 МН, число лап n = 4; конструкция лап – двухрёберная, z = 2; вылет лапы l = 0,2 м; Ск = 1 мм; диаметр корпуса Dв = 1,8 м.

Пренебрегаем отношением вылета лапы к высоте ребра l/h = 0,5.

Тогда м.

Толщину ребра определим по формуле (48):

м

Отношение > δ = 0,004, поэтому уменьшаем значение k до 0,27, при котором по графику .

Пересчитываем δ:

м > м.

Принимаем толщину ребра δ = 10 мм.

Общая длина сварного шва определяется по формуле:

м (49)

Прочность сварного шва проверим по формуле:

(50)

где Lш – общая длина сварных швов, м; hш – катет сварного шва, hш = 0,008 м; τш.с. – допускаемое напряжение материала на срез, τш.с. = 80 МН/м2.

То есть прочность обеспечена.

Определим опоры аппарата. При определении нагрузки на подвесную опорную лапу все действующие на аппарат нагрузки приводят к осевой силе Р, определяемой максимальным весом аппарата при эксплуатации или при гидравлических испытаниях, и моменту М, зависящему от конструкции аппарата, и т. д. При учебных расчётах момент М можно принять равным нулю. Нагрузку на одну опору рассчитывают по соотношению:

(51)

Если М = 0, следовательно , значит ,

где λ1 – коэффициент, зависящий от числа опор z. Примем z = 4, значит λ1 = 2.

Рассчитаем осевую силу Р = m ∙ g. Масса аппарата при гидравлических испытаниях равна:

m = mап + mводы (52)

mап = 8500 кг; mводы = V ∙ ρ, где V = ΣVсост.ч

Зная технические характеристики аппарата найдём:

м3