Politechnika Krakowska

Wydział Mechaniczny

Instytut Konstrukcji Maszyn /M-3/

Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn, Zakład Komputerowego Modelowania Konstrukcji, Zakład Konstrukcji Kompozytowych

Projekty z Podstaw Konstrukcji Maszyn

KARTA TEMATU

Imię i Nazwisko: Kamil Karpik Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn		Grupa: 12M2 Semestr: IV Rok akad.: 2008/2009
Temat projektu: ZBIORNIK CIŚNIENIOWY SPAWANY
Termin ukończenia projektu:	Uwagi:		Ocena i Data zaliczenia projektu:

Założenia projektowe:

• pozycja pracy zbiornika - pozioma

• średnica wewnętrzna zbiornika D_w = 1600 [mm]

• ciśnienie wewnątrz zbiornika p_o = 1,8 [MPa]

• długość części cylindrycznej zbiornika L_w =5500 [mm]

• przyrost temperatury
  

• ciśnienie atmosferyczne
  

• ciśnienie obliczeniowe p_o = 1,8 + p_a = 1,9 [MPa]

• konstrukcja zbiornika całkowicie spawana,

• wyposażenie zbiornika:

1. dwa króćce wodne - jeden doprowadzający wodę drugi odprowadzający,

2. króciec parowy,

3. króciec włazowy w dennicy.

Dane:	Obliczenia:	Wyniki:
Dw = 1600 mm Lw = 5500 mm po = 1,8 MPa Δt = 25 ^oC	Określenie klasy zbiornika tw - temperatura wody (w fazie ciekłej lub gazowej) tw = f(pabs) pabs=po+0,1=1,8+0,1=1,9 [MPa] Z zależności temperatury tw od ciśnienia wynika, iż tw dla ciśnienia 1,8 [MPa] wynosi 2008,8[^0C]. to-temperatura obliczeniowa to=tw+Δt -dla elementów ogrzewanych na drodze konwekcji. to=tw+Δt=2008,8+25=233,8 [^0C] Stąd: 200 < t0 = 233,8[^0C] <300 0,07 < p0 = 1,8 [MPa] <2,0 Na podstawie powyższych parametrów zbiornik należy do klasy B.	t0 = 233,8 [^0C] zbiornik klasy B
x=1,80 Zdop=1 c1=0,8[mm] c2=2[mm] c3=0[mm]	2. Płaszcz. Materiał - stal St3S. go-obliczeniowa grubość ścianki elementu walcowego podlegającego ciśnieniu wewnętrznemu. - naprężenia dopuszczalne x-współczynnik bezpieczeństwa dla stali węglowych, dla których obowiązujące normy nie ustalają wymagania co do udarności. Re(t0)- wartość interpolowana. Re(t1)=177[MPa], t1=200[^0C] Re(t2)=167[MPa], t2=250[^0C] Stąd wartość k=94,58[MPa] z-obliczeniowy współczynnik wytrzymałościowy w kierunku wzdłużnym elementu walcowego. =0,8 Po podstawieniu obliczonych wartośći: go≥16,72 [mm] Więc przyjmuję go=17 [mm] c1-odchyłka grubości blachy c2-naddatek na korozję c3-naddatek na obciążenia dynamiczne g-najmniejsza wymagana grubość ścianki g=go+c2+c3=17+2+0=19[mm] gn-nominalna grubość, która powinna spełniać warunek gn≥g+c1=19+0,8=19,8[mm]	Re(t0)=170,24 [MPa] k=94,58[MPa] Wartość Znormalizowaną gn podaje norma gn=20[mm]
x=1,55 yw=2 Re(to)=170,24 [MPa] c1=0 c2=2 c3=0 x=1,80 z=1 dz1,2=219,10[mm] c2=2[mm] c3=0[mm] c1=12,5% c1=0,44[mm] dz3=323,9[mm] c2=2[mm] c3=0[mm] c1=12,5% c1=0,54 [mm] dz4=457[mm] c2=2[mm] c3=0[mm] c1=12,5% c1=0,65[mm] K O Ł N I E R Z C=1,2 dla Połączeń o średnicy Du≤500[mm] b=1 =21,1[MPa] =4,0*po=7,2[MPa] C=1,4 dla Połączeń o średnicy Du>500[mm] b=1 =20,4[MPa] =4,0po[MPa] C=1,2 dla Połączeń o średnicy Du≤500[mm] b=1 =21,1[MPa] =4,0*po[MPa] z,r,w - dla powierzchni uszczelniającej Dw=1600[mm] Lw=5500[mm] =416[mm]	grz=rzeczywista najmniejsza grubość ścianki elementu wynosi: grz=gn-c1=20-0,8=19,20[mm] Sprawdzenie: , Dw=1600[mm],Dz=Dw+2*gn =1640[mm] Dobór wymiarów arkuszy blachy: Lw=5500[mm] Dw=1600[mm] -> obwód zbiornika równa się 5024[mm] Dla danego gatunku stali i grubości blachy Dobrałem dwa arkusze o długości 6000[mm]i szerokościach odpowiednio: 2500[mm]i 3000[mm]. Wzmocnienia ścianek elementów walcowych osłabionych otworami. Największy wymiar otworu w elemencie walcowym może wynosić: O,35Dz - jeżeli Dz≥1500[mm] Powyższy warunek jest spełniony (Dz=1640[mm]). 0,35*1640=574[mm] W elemencie walcowym największa średnica dn otworu nie wymagającego wzmocnienia równa się najmniejszej z trzech poniższych wartości: W elemencie walcowym największa średnica dn otworu nie wymagającego wzmocnienia równa się 147,63[mm]. Rzeczywisty współczynnik wytrzymałościowy zrz elementu osłabionego otworem oblicza się z poniższego wzoru, przy czym wartości we wzorze są już wcześniej określone. 3.Dna wypukłe. Obliczenie grubości dna tłoczonego. x-współczynnik bezpieczeństwa (dla stali węglowych, dla których obowiązujące normy nie ustalają wymagania co do udarności) yw-współczynnik wytrzymałościowy części wypukłej dna. ^-obliczeniowa grubość dna tłoczonego , Grubość nominalna dna w części wypukłej powinna spełniać warunek: ≥ +c1+c2+c3 ≥13,44+2 ≥15,44 c1,c2,c3-naddatki grubości ścianki[mm] Różnica grubości dennicy i części walcowej płaszcza musi spełniać warunek: %<30% 4.Orientacyjne wymiary króćców. do-średnica obliczeniowa 1.Króćce wodne. do(1,2)=(0,1 do 0,2)Dw=160 do 320 [mm] l(1,2)=(1,5 do 3,0)dw(1,2)=330 do 960 [mm] w zależności od doboru dw(1,2) 2.Króciec parowy. do3=(0,15 do 0,25)Dw=240 do 400 [mm] l3=(1,5 do 2,5)dw3=360 do 1000 [mm] 3.Właz. do4≥400 [mm] l4=(0,3 do 0,5)dw4=120 do 200 [mm] dla do4=400[mm] 5.Grubości rur króćców. Materiał - R35 Re(to)-wartość interpolowana Re(t1)=185 [MPa], t1=200 [^0C] Re(t2)=165 [MPa], t2=250 [^0C] 1.Króćce wodne. -grubość obliczeniowa = -całkowita grubość ścianek rur = +c2 -grubość nominalna ≥ +c1+c3 ≥3,98[mm] 2.Króciec parowy. -grubość obliczeniowa = -całkowita grubość ścianek rur = +c2 -grubość nominalna ≥ +c1+c3 ≥4,28[mm] 3.Właz. -grubość obliczeniowa = -całkowita grubość ścianek rur = +c2 -grubość nominalna ≥ +c1+c3 ≥5,87[mm] 6.Obliczenie połączenia kołnierzowo - śrubowego. Wymiary kołnierzy z szyjką na ciśnienie nominalne 1,8 wg PN-87/H-74710/04. Króćce wodne Króciec parowy Właz Dn=200[mm] Dn=300[mm] Dn=450[mm] Dz=360[mm] Dz=485[mm] Dz=670[mm] g=30[mm] g=34[mm] g=42[mm] Do=310[mm] Do=430[mm] Do=600[mm] d0=26[mm] d0=30[mm] d0=36[mm] Szyjka: Szyjka: Szyjka: dz=219,1[mm] dz=323,9[mm] dz=457[mm] D2=244[mm] D2=350[mm] D2=500[mm] H=80[mm] H=92[mm] H=115[mm] h=16[mm] h=18[mm] h=20[mm] s=8[mm] s=10[mm] s=14,2[mm] R=6[mm] R=10[mm] R=12[mm] Przylga: Przylga: Przylga: D=278[mm] D=390[mm] D=555[mm] f=3[mm] F=4[mm] f=4[mm] Wmin=147518[mm^3] Wmin=227086[mm^3] Wmin=559647[mm^3] Masa-16,51[kg] Masa-30,41[kg] Masa-71,39[kg] Śruby: Śruby: Śruby: liczba-12 liczba-16 liczba-20 gwint-M24 gwint-M27 gwint-M33 Masa-wartość orientacyjna Wymiary śrub dwustronnych rodzaju Z wg PN-68/H-74302. Wymiary [mm] Króćce wodne Króciec parowy Właz d1 12 15 15 b 23 28 28 r 10 10 10 d2 12 14 14 S 10 12 12 K 42 51 51 ZB 2 2,5 2,5 c 6 6 6 Wymiary nakrętek typu N wg PN-68/H-74303. Wymiary [mm] Króćce wodne Króciec parowy Właz W 16 20 20 S 27 32 32 d1 26 31 31 Dz 31,2 36,9 36,9 t 2 2 2 Wymiary związane z zabudową nakrętki d3 28 33 33 e 1,5 1,5 1,5 Przylgi zgrubne (g) i gładkie (g) wg PN-85/H-74307. Króćce wodne Króciec parowy Właz Dn=200[mm] Dn=300[mm] Dn=450[mm] D1=258[mm] D1=365[mm] D1=520[mm] Wymiary uszczelek bezazbestowych wykonanych z spetografu (GUS50) do kołnierzy z przylgami zgrubnymi wg PN-86/H-74374/02. Króćce wodne Króciec parowy Właz Dn=200[mm] Dn=300[mm] Dn=450[mm] d=220[mm] d=324[mm] d=458[mm] D=284[mm] D=400[mm] D=564[mm] S=2[mm] S=2[mm] S=3[mm] Naciąg montażowy. Nm=max( , ) =ΠDuucz =CNr , Nr=P+bS , , S=ΠDuucz Nr- naciąg ruchowy C- współczynnik określający jaki naciąg jest konieczny, aby przy parametrach po i to działał na uszczelkę nacisk, nie mniejszy od wymaganego Du- średnia średnica uszczelki ucz-czynna szerokość uszczelki b- współczynnik zabezpieczający, aby siła S nie spadła na skutek pełzania materiału uszczelki poniżej wartości wymaganej , - wartości naprężeń zależne od rodzaju materiału uszczelki Króćce wodne. Materiał na uszczelkę: Spetograf GUS50 u 32[mm] Du 252[mm] ucz 19,63[mm] 21,1[MPa] 7,2[MPa] =327742,62[N] =255301,34 [N] Nm=max( , )=327742,62[N] Króciec parowy. Materiał na uszczelkę: Spetograf GUS50 u 38[mm] Du 362[mm] ucz 21,39[mm] 21,1[MPa] 7,2[MPa] =513016,64 [N] =453274,51 [N] Nm=max( , )=513016,64 [N] Właz. Materiał na uszczelkę: Spetograf GUS50 u 53[mm] Du 450 [mm] ucz 25,26[mm] 21,1[MPa] 7,2[MPa] =855197,34 [N] =736376,13[N] Nm=max( , )=855197,34 [N] Wymiary kołnierzy okrągłych zaślepiających wg PN-87/H-74728 na ciśnienie nominalne 2,5[MPa]. Kołnierz Króćce wodne Króciec parowy Właz Dn[mm] 200 300 450 Dz[mm] 360 485 670 Do[mm] 310 430 600 D1[mm] 278 390 555 F[mm] 3 4 4 R[mm] 3 4 4 r,p[mm] 30 38 50 z[mm] 30 38 50 w,y[mm] 32 38 50 do [mm] 26 30 36 masa[kg] 21,55 50,04 127,5 Śruby Króćce wodne Króciec parowy Właz liczba 12 16 20 gwint M24 M27 M33 Masa-warość orientacyjna odnosi się do kołnierza z przylga zgrubną z wg PN-85/H-74307, W zależności od ciśnienia, temperatury i przepływającego czynnika na przyldze powinna być wykonana powierzchnia uszczelniająca z, w, r, p lub y wg PN-87/H-74307. 7.Dobór rozstaw i podpór. Podpora B 2200/22 BN-64/2212-04 Wyszczególnienie części i materiał podpór wg BN-64/2212-04 Nr części wyszczególnienie Liczba sztuk dla B materiał 1 Podstawa axbxg 1 Blacha wg PN/H-92120 Gat.St0S Wg PN/H-84020 2 Środnik mxnxg 1 3 Siodło lxbxg 1 4 Ściana boczna hxbxg 2 5 Żebro h1xcxg - 6 Żebro h2xcxg 4 Wymiary podpór wg BN-64/2212-04 a 1430 [mm] b 250 [mm] m 1400 [mm] n 430 [mm] h 560 [mm] h1 150 [mm] h2 dopasować w montażu c 121 [mm] z 460 [mm] g 8 [mm] e1 1200 [mm] e2 190 [mm] d0 18 [mm] x 30 [mm] a1 ~5 [mm] R1 820 [mm] R2 828[mm] L 3712,8 [mm] masa [kg] 94 -całkowita wysokość dennicy elipsoidalnej -wysokość wewnętrzna części elipsoidalnej dennicy -nominalna grubość dennicy =0,25Dw=400[mm] =16[mm] Lz=Lw+2hc+1,5Hz Lw- długość części walcowej zbiornika hc-wysokość części walcowej dennicy Wymiary den elipsoidalnych wg PN-75/M-35412. Dw=1600[mm] hw=400[mm] =16[mm] Dla podanych wartości powyżej - hc=60[mm] Rozstaw podpór. Lp=0,59Lz	Dla zadanych wielkośći Lw i Dw należy dobrać 2 arkusze o wymiarach: 2500x6000 i 3000x6000 Zrz=0,78 Po Podstawieniu danych wielkości: [mm] ≥15,44 [mm] Znormali- zowaną wartość Przyjmujemy 16[mm], aby był spełniony warunek obok. Do dalszych obliczeń: d0(1,2)=dw=200 [mm] Do3=dw=300 [mm] Do4=dw=450 [mm] Re(to)=198,52 [MPa] =1,54 [mm] =3,54[mm] Wartość znormalizowana =8[mm] =7,56[mm] =2,28[mm] =4,28[mm] Wartość znormalizowana to 10[mm] =9,46[mm] =3,22[mm] =5,22[mm] Wartość znormalizowana wynosi 12,5[mm] =11,85[mm] =416[mm] Lz=6244[mm] Lp=3683,96[mm]

---