900m3天然气球罐设计（全套CAD图+说明书+开题报告+翻译）
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摘要：
球形储罐是一种常见的、基础简单、设计方便、应用广泛的有压存储容器。此次天然气球罐的总体设计分为设计选材和结构设计。球罐壳体材料选用国产Q345R，它具有良好的焊接性能,能较好的保证球罐的焊接质量；球罐的结构设计包含了球壳的设计、支柱与拉杆的设计以及球罐附件的设计。
计算部分是本次天然气球罐设计中的重点，也是难点，它分为球罐结构排板计算和强度计算。球罐采用混合式结构，排板计算出各板块的尺寸是对球罐结构的具体确定；强度计算中需要对球罐进行校核，校核包括支柱稳定性校核、支柱与球壳连接校核；设计中各部分校核都必须合格，从而保障设计的科学合理性。
完成了球罐各部分的计算之后，参照相关的标准对球罐附件进行选用和设置。待球罐各组成部分都确定了，最后，制定球罐的焊接及制造工艺，对各部件进行焊接组装。
本次设计的天然气球罐，由于天然气是一种易燃易爆的气体，其储存容器必须是无渗漏。因而，在设计中还必须严格对球罐进行压力试验和气密性试验。试验都必须合格，这样，设计的球罐猜符合要求，才能保证球罐的使用安全。
关键词：球壳；支柱；拉杆；强度计算；试验
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毕业设计 (论文 )任务 书 学 院： 机械工程学院 题 目： 900然气 球罐设计 设计（论文）内容及要求： 一、 已知设计参数： 工作 压力 操作温度 40 物料 :天然气 全容积 900、设计内容及设计工作量要求： （ 1）按所给设计参数 完成 900罐 施工图 设计； （ 2）绘制设计图纸总计 3 张零号以上，其中要求手工绘图 1 张壹号以上； （ 3）设计说明书字数不少于 字，并要求统一用 打印； （ 4）翻译 3 千左右汉字量的与毕业设计有关的英文资料； （ 5）撰写相当于 3 百汉字的英文摘要。 三、主要参考资料： 化工设备设计全书（球罐 ） 钢制球形储罐 制压力容器 指导教师： 年 月 日 本科生毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 900设计（论文）题目来源 自选 设计（论文）题目类型 工程设计 起止时间 、 设计（论文）依据及研究意义： 天 然气燃烧后无废渣、废水产生，具有使用安全、热值高、洁净等 优势 ， 广泛作为发电、石油化工、机械制造、玻璃陶瓷、汽车、集中空调的燃料或原料 。 球罐与圆筒形 容器相比其主要优点是：受力均匀；在同样壁厚条件下，球罐的承载能力最高，在相同内压条件下，球形容器所需要壁厚仅为同直径、同材料的圆筒形容器壁厚的 1/2（不考虑腐蚀裕度）；在相同容积条件下，球形容器的表面积最小，由于壁厚、表面积小等原因，一般要比圆筒形容器节约 30% 40%的钢材 。 二、 设计（论文）主要研究的内容、预期目标（技术方案、路线）： 本次设计的是 900然气球罐 。设计的主要内容：球罐工艺设计（壁厚、内径、地脚螺栓、支柱及拉杆等），并对其进行强度计算及校核，绘制图纸等。技术方案及 路线 ：首先进行选材，然后进行球罐的尺寸计算，最后进行强度计算和校核。 三、设计（论文）的研究重点及难点： 重点是： 球罐的尺寸计算和确定以及强度计算和校核。 难点是： 由于本次设计的球罐为高压储罐而且考虑了各种载荷，其难点是对球壳以及一些球罐附件件的强度计算及校核。 四、设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）： 1 月 4 日至 1 月 18 日：了解我们所要设计的试验装置，为进行设计做准备； 2 月 28 日至 3 月 10 日：查阅资料，找设计依据，理出设计思路； 3 月 11 日至 4 月 1 日：算数据，求得设计的各种依据； 4 月 2 日至 5 月 9 日：设计，画出设计图纸； 5 月 10 日至 5 月 24 日；整理图纸，进行打印。写出设计说明书并校核。 5 月 25 日至 5 月 31 日：准备答辩。 五、进行设计（论文）所需条件： 1、要有充分的资料（在图书馆查阅与天然气球罐相关的书籍，进行筛选，选出有用的信息）。 2、到工厂进行实习，了解天然气球罐基本结构。 3、设计所需设计方法、软件、工具等。 六、指导教师意见： 签名： 年 月 日 械工程学院毕业设计论文 i 摘要： 球形储罐是一种常见的、基础简单、设计方便、应用广泛的有压存储容器。此次天然气球罐的总体设计分为设计选材和结构设计。球罐壳体材料选用国产具有良好的焊接性能 ,能较好的保证球罐的焊接质量；球罐的结构设计包含了球壳的设计、支柱与拉杆的设计以及球罐附件的设计。 计算部分是本次天然气球罐设计中的重点，也是难点，它分为球罐结构排板计算和强度计算。球罐采用混合式结构，排板计算出各板块的尺寸是对球罐结构的具体确定；强度计算中需要对球罐进行校核，校核包括支柱稳定性校核、支柱与球壳连接校核；设计中各部分校核都必须合格，从而保障设计的科学合理性。 完成了球罐各部分的计算之后，参照相关的标准对球罐附件进行选用和设置。待球罐各组成部分都确定了，最后，制定球罐的焊接及制造工艺，对各部件进行焊接组装。 本次设计的天然气球罐，由于天然气是一种易燃易爆的气体，其储存容器必须是无渗漏。因而 ，在设计中还必须严格对球罐进行压力试验和气密性试验。试验都必须合格，这样，设计的球罐猜符合要求，才能保证球罐的使用安全。 关键词 ： 球壳；支柱；拉杆；强度计算 ；试验 械工程学院毕业设计论文 is a of of it 345R of of of of is in it is is is of of of of be to of of by to is of of of to is a of be no in of be of a to of 工程学院毕业设计论文 录 引言 . 错误 !未定义书签。 1 球罐的设计参数 . 错误 !未定义书签。 2 球罐设计方案 . 错误 !未定义书签。 计选材及材料要求 . 错误 !未定义书签。 计选材 . 错误 !未定义书签。 料要求 . 错误 !未定义书签。 计方案的确定 . 错误 !未定义书签。 壳设计 . 错误 !未定义书签。 座结构设计 . 错误 !未定义书签。 3 结构设计 . 错误 !未定义书签。 合式结构排板的计算 . 错误 !未定义书签。 板尺寸计算 . 错误 !未定义书签。 道板尺寸计算 . 错误 !未定义书签。 孔结构和接管结构设计 . 错误 !未定义书签。 口设计 . 错误 !未定义书签。 罐的附件选择 . 错误 !未定义书签。 4 球壳强度计算 . 错误 !未定义书签。 壳壁厚的确定 . 错误 !未定义书签。 算压力 . 错误 !未定义书签。 壳各带厚度 . 错误 !未定义书签。 验压力校核 . 错误 !未定义书签。 罐质量计算 . 错误 !未定义书签。 载荷计算 . 错误 !未定义书签。 震载荷计算 . 错误 !未定义书签。 振周期 . 错误 !未定义书签。 械工程学院毕业设计论文 地震力 . 错误 !未定义书签。 矩计算 . 错误 !未定义书签。 柱计算 . 错误 !未定义书签。 个支柱的垂直载荷 . 错误 !未定义书签。 合载荷 . 错误 !未定义书签。 个支柱弯矩 . 错误 !未定义书签。 柱稳定性校核 . 错误 !未定义书签。 脚螺栓计算 . 错误 !未定义书签。 杆作用在支柱上的水平力 . 错误 !未定义书签。 柱底板与基础的摩擦力 . 错误 !未定义书签。 脚螺栓的选取 . 错误 !未定义书签。 柱底板 . 错误 !未定义书签。 柱底板直径 . 错误 !未定义书签。 板厚度 . 错误 !未定义书签。 杆计算 . 错误 !未定义书签。 杆螺纹小径的计算 . 错误 !未定义书 签。 杆连接部位的计算 . 错误 !未定义书签。 柱与球壳连接最低点 a 的应力校核 . 错误 !未定义书签。 a 点的剪切应力 . 错误 !未定义书签。 a 点的纬向应力 . 错误 !未定义书签。 a 点的应力校核 . 错误 !未定义书签。 柱与球壳连接焊缝的强度校核 . 错误 !未定义书签。 5 制造、组装及试验 . 错误 !未定义书签。 壳板下料、成型及运输 . 错误 !未定义书签。 装 . 错误 !未定义书签。 焊定位块 . 错误 !未定义书签。 械工程学院毕业设计论文 v 罐赤道板的组装 . 错误 !未定义书签。 极带板的组装 . 错误 !未定义书签。 极带板的组装 . 错误 !未定义书签。 接 . 错误 !未定义书签。 损检测 . 错误 !未定义书签。 后整体热处理 . 错误 !未定义书签。 力试验和气密性试验 . 错误 !未定义书签。 英文论文资料翻译 . 错误 !未定义书签。 结束语 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 谢 辞 . 错误 !未定义书签。 机械工程学院 毕业设计论文 第 1页 共 57页 引言 近年来，我国在石油化工、合成氨、城市燃气的建设中，大型化球形容器得到了广泛应用。例如：在石油、化工、冶金、城市煤气等工程中，球形容器被用于储存 各种气体 等物料；总之，随着工业的发展，球形容器的适用范围越来越广泛 。 由于球形容器多数作为优雅储存容器，故又称球形储罐，简称球罐。 球罐外体呈球形。是贮存和运输各种气体、液体、液化气体的一种有效、经济的压力容器。在化工、石油、炼油、造船及城市煤气工业等领域大量应用。与圆筒形容器相比其主要优点是： 球形储罐壳体受力均匀 ；在同样壁厚条件下， 球型容器的薄膜应力仅为圆筒形容器环向应力的一半， 球罐的承载能力最高，在相同内压条件下，球形容器所需要壁厚仅为 相 同直径、材料的圆筒形容器壁厚的1/2（不考虑腐蚀裕度）；在相同容积条件下，球形容器的表面积最小， 质量轻，由于壁厚、表面积小等原因，一般要比圆筒形容器节约 30% 40%的钢材 ，故其制造成本低，经济效益 高 。 因此液化石油气球罐作为一种高效的类存储容器，在我国得到了广泛的使用。 此次设计的是 900然气球罐 ，通过运用设计标准、规范，查阅了手册、图册及相关技术资料，从而进行球罐的选材设计、结构设计、球壳排板计算、强度计算及校核，并完成图样绘制以及说明书的书写，最后是对设计的修改完善。 本次毕业设计是对我们大学四年来所学知识的一个综合与总结，通过设计，我们将大学所学的基础以及专业都知识温习应用了一遍，这有利于我们更好的掌握所学的知识。在设计实践中，我们对于一般的工程设计有了一个全局性的认识，开阔了视野。通过运用设计标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料去进行理论计算、结构思考、绘制图样、写相关说明性材料，培养加强了我们在化工设备及机械设计方面的基本技能，并锻炼提高了我们分析和解决生产实际问题的能力，树立了较为正确的设计思想，为我们走上工作岗位或继续深造打下坚实的基础。 机械工程学院 毕业设计论文 第 2页 共 57页 1 球罐的设计 参数 此次 球罐 设计 的介质 为以甲烷为主要组分的天然气 ， 操作温度40，工作压力为 由压力容器安全技术监察规程知 设计压力 体腐蚀裕量取 1位充装量 作为 气体，充装系数 取 设备工作地点为湖南省 长沙 市，查 钢制球形储罐 定其风压、雪压值，具体设计条件如下： 公称容积： 900存储介质：天然气（甲烷） 物料密度： 2=计压力： P=计温度： 40 球壳内直径： 1981装系数： k=震设防烈度： 8 度 基本风压值： 50N/ 本雪压值： q=350N/球罐建造场地： 场地土、近震、 B 类地区 2 球罐 设计 方案 计选材及材料要求 计选材 球罐是压力容器的一种结构形式，因而在选用材料上的基本要求方面与压力容器相同。球罐用钢的选择原则是在满足强度要求的前提下，应保证有良好的成形性、优良的焊接性能、足够好的缺口韧性值和长期可靠的使用性能。 基于以上准则以及经济性，选材如下： 900然气球罐 球壳 材料采用 球壳 板材 0业设计论文 第 3页 共 57页 应逐张超声检测，符合 4730定 合格；人孔、接管采用锻件 16支柱选用符合 20#钢管； 焊条采用 应具有质量证明书，包括熔敷金属的化学成分、力学性能、扩散氢含量；焊丝和焊剂应与所施焊的钢种匹配，分别符合 8110、10045、 12470、 14957、 14958 和 5293 的有关规定，保护用二氧化碳和氩气应分别符合 6052 和 4842的有关规定 。 螺栓和螺母无特殊要求的均使用 钢，调质，取试样做拉伸试验和冲击试验，结果不合格时，应从同一毛坯上再取两个拉伸试样进行复验，测定全部三项性能。 料要求 球罐制造所用主体材料为 16料前板材 准，逐张超声波检测，标准 要求，使用状态：正火，并进行 0 度冲击试验；锻件符合 4726准， 合格。主体材料的化学成分和力学性能如下： 表 主体材料的化学成分 化学元素 16件 ,% 板 ,% C i i 表 主体材料的力学性能 检验项目 16机械工程学院 毕业设计论文 第 4页 共 57页 b 450600 500630 s 275 325 % 20 21 2),J 27（三个试样平均值） 34（ 0三个试样平均值） 硬度试验， 21计方案的确定 壳设计 根 据 球 罐 容 积 为 900换 算 得 球 壳 内 直 径 1198117261球形储罐基本参数标准采用混合式三带排板，分别为上极、赤道带、下极（见图 。 图 球罐 表 球壳各板参数 序号 各带球心角 块数 纵焊缝长（ m） 环缝长（ m） 焊缝总长（ m） 机械工程学院 毕业设计论文 第 5页 共 57页 1 上极： 赤道带： 6 6 下极： 支座结构设计 支柱选用 325 10钢 管 ， 支 柱 8 根。 支 柱 与 球 壳 的 连 接 按用的是赤道正切柱式支 撑 。 赤道正切柱式支柱结构的特点是： 正切结构是由多根圆柱状的支柱在球壳赤道部位等距离布置，与球壳相切或近似相切（相割） 而焊接起来 。支柱支 撑着球罐的重量，为承受风载荷 和地震 载荷 ，保证球罐稳定性，在支柱之间设置拉杆相连接。这种支座的优点是受力均匀，弹性好，能承受热膨胀的变形， 安装 方便，施工简单，容易调整，现场操作和检修也方便，且适用于多种规格的球罐。基于以上考虑，本球罐上支柱结构采用赤道正切 柱式 支柱 结构。 图 支柱 图 单层交叉可调式拉杆 支柱与球壳的链接采用无垫板结构，因为有垫板结构在低合金高机械工程学院 毕业设计论文 第 6页 共 57页 强钢的施焊中由于易产生裂纹，探伤检查有困难。 支柱上 设置通气口 ，这 是出于安全防火的需要，一旦遇到火灾，支柱内的气体会急剧膨胀，压力迅速升高，短时间内造成支柱爆裂，球罐倒塌， 为避免此类情况发生，所以在支柱上设置通 气口。作为液化天然气球罐， 设置防火层，防火层选用耐热性和保温性能好的水泥层或 涂 耐火涂料。 拉杆结构采用单层交叉可调式拉杆，因拉杆是作为承受风载荷及地震载荷的部件，可增加球罐的稳定性而设置。而可调式拉杆使用可调螺母链接，课调节拉杆的松紧度。 3 结构设计 合式结构排板的计算 符号说明： R 球罐半径， N 赤道带分瓣数； 赤道带周向球心角，（）； 赤道带球心角，（）； 极中板球心角，（）； 极侧板球心角，（）； 极边板球心角，（）。 机械工程学院 毕业设计论文 第 7页 共 57页 板尺寸计算 图 极板 弦长 : =212 +2)H =25990.5 + 长 : = (2R) = 长 : = 2 = 2 长 : = (2R) = 长 : = 212 +2) = 25990.5 + = 长 : = R(1 +22)180 = 80 = 械工程学院 毕业设计论文 第 8页 共 57页 对角线弦长与弧长的最大间距： H = 1+12 +2) = 1+( + = 中板尺寸计算 图 极中板 对角线弦长与弧长的最大间距： A = 112)12 +2) = 1 长 : = 长 : = 212) = 25990.5 = 长 : = R(1 +22)180 = 80 = 械工程学院 毕业设计论文 第 9页 共 57页 弦长 : = 212 +2) = 25990.5 + = 长 : =212)12 +2)A =25990.5 +长 : = (2R) = 长 : =212)12 +2)A =25990.5 +长 : = 2R = 长 : D = 2 +2 = 长 : D = ( D2R) = 械工程学院 毕业设计论文 第 10页 共 57页 侧板尺寸计算 图 极侧板 弦长 : =212)12 +2)A =25990.5 +长 : = (2R) = 长 : =212 +2)H =25990.5 + 长 : = (2R) = 长 : = 械工程学院 毕业设计论文 第 11页 共 57页 弦长 : = 222) = 25990.5 = 长 : = 长 : = 212) = 25990.5 = 长 : D = 2 + = 长 : D = ( D2R) = 列式中 : A、 H同前 ： K =212)12 +2)A =25990.5 +1 = （ 2R） ( = ( ( 机械工程学院 毕业设计论文 第 12页 共 57页 边板尺寸计算 图 极边板 弧长 : = R2 02) = = 长 : = 202) = 25990.5 = 长 : =222 +2)H =25990.5 + 长 : = (2R) = 长 : = 长 : = 2 25990.5 = 械工程学院 毕业设计论文 第 13页 共 57页 弧长 : = 长 : = 222 ) = 25990.5 = 长 ： D = 2 + = 长 ： D = ( D2R) = 长 ： = 长 ： = 232 ) = 25990.5 ) = 列 式中 ： 2 = 180 02 (2R) =180 M =2212 +2)H =225990.5 + 3 = 90 02 +（ = 90 4 = 222 32 ) = 222 ) = H、 同前。 机械工程学院 毕业设计论文 第 14页 共 57页 道板尺寸计算 图 赤道板 弧长 L = 长 : L = 202) = 25990.5 = 长 : = 2RN 02) = 2 = 长 : = 202)2) = 25990.5 = 长 : = 2 2 长 : 22) = 25990.5 = 长 : 机械工程学院 毕业设计论文 第 15页 共 57页 D = 2R102)2) = 21 ) )= 长 : D = ( D2R) = 孔 结构和接管结构 设计 球罐的人孔是操作人员进出球灌进行检验及维修用的；在现场焊需要进行焊后整体热处理的球罐，人孔又成为进风、燃烧口及烟气排出烟囱用。因此人孔直径的选定必须考虑操作人员携带工具进出球罐 方便，以及热处理时工艺气流对截面的要求。 本球罐上设计有两个人孔，分别在上、下极带的中心。上下 人孔选用 颈对焊法兰 的人孔， 密封面采用凹凸面形式， 补强采用整体锻件凸缘补强 。 采用整体锻件凸缘补强，既保证因为开孔削弱的强度得到充分补强，节省材料，且避免了补强处壁厚的突变，降低了应力集中程度。 图 上人孔 由于本球罐有各种不同接管， 有：放空阀接管、安全阀接管、温度计接管、排污口接管、压力表接管、远程压力表接管等。与球壳想焊的接管选用与球壳相同的材料 为了提高接管处的安全性， 球罐所有接管采取 厚壁管补强，其中，人孔采用整体锻件凸缘补强。接管的配管法兰面应处于垂直状态，接管补强与球壳的连接机械工程学院 毕业设计论文 第 16页 共 57页 应使厚壁管的轴线垂直于球体开孔表面（即补强管轴线通过球心），这样做可避免焊接的咬边、未焊透、椭圆孔和打磨困难等缺陷，确保焊接的质量。 口设计 球壳都是由球片焊接而成的，因此焊接坡口的设计师保证球罐质量的重要环 节。为了便于施工、便于检验、焊缝有足够的强度又经济合理。焊缝系数采用 =1，由于球壳的厚度 =34用不对称 图 球壳对接坡口 = 55 5 , = 60 5 ,b = 2 = 21H = 13 = 34罐的 附件 选择 球罐除球壳板及零部件外，通常还有附件。附件包括压力表、温度计、液位计、安全阀、紧急切断阀、接地。安全附件的设计、选择如下： （ 1） 压力表： 为了测量容器内压力，球罐设置 了 压力表 。 考虑到压力表由于某种原因而发生故障，或由于仪表检查而取出等情况，在球壳的上部和下部各设一个压力表，同时，在压力表前安装截止阀，以便在仪表校对可以取下压力表。选用压力表的规格为： 力表 04度 （ 2） 温度计：上下两个温度计，型号为：温度计 入深度 250 机械工程学院 毕业设计论文 第 17页 共 57页 （ 3） 液位计：装设现场和远传液位计，且有高低位报警装置和带联锁的高液位报警，以免发生事故。因直径较大，而液位 计 的 规 格 有 一 定 的 规 格 ， 故 此 次 选 用 两 个 型 号 为21584性液位计 作为现场液位计。 （ 4） 安全阀：因介质的原因必须设置两个安全阀，每个都能满足事故状态下最大泄放量的要求。型号为： 全阀 启压力 量 2 个。具体计算如下： a) 容器安全泄放量（ ： 103 103 30 1002= h 式中： 为天然气密度 为天然气进口管的流速 30m/s d 为压力容器进口管内径 100mm b) 单个 全阀排气能力 ： 0202 348 3318 13= 31115kg/h 定压力 O：出口侧压力 d：排放压力（绝压） S + k：气体绝热系数，查表得： k=：气体特征系数，查表： C=348 K： 安全阀额定泄 放系数，按全启式安全阀取 K=：安全阀的最小排气 面积 ： A = = 652 4 = 3318全阀 阀座 喉 部直 径， 径为 65：气体摩尔质量 ： M=24kg/械工程学院 毕业设计论文 第 18页 共 57页 T： 泄放装置进口侧气体的温度 ： T=273+40=313K Z：气 体的 压缩系数取 论： 31115kg/h h 两个 全阀满足设计要求。 （ 5） 接 地 ： 设 置 两 个 接 地 电 阻 为 10 的接地板，材料为1 （ 6） 梯子平台现场配作。 4 球壳强度计算 赤道正切式球罐的强度计算，包括球壳、支柱、拉杆和各连接部位的应力及球壳开孔补强的设计计算，并由此确定球罐各部分的几何尺寸。 本节将对上述几个方面进行计算和校核。 壳 壁厚的确定 算压力 计算压力 p+g109中：设计压力 p=物料密度 2 =为介质为 气体，密度小，介质静压力可忽略不计，故球壳各带的计算压力为 设计压力 ， 壳各带厚度 根据 t， 式中：球壳内直径 11981械工程学院 毕业设计论文 第 19页 共 57页 设计温度下球壳材料 许用应力查表得 t = 163缝系数 =度附加量按 C = 钢材厚度负偏差 蚀裕量故 C = 带： t = 19814163 1 据以上计算结果 ， 取各带球壳板的名义厚度均为： n = 34 试验压力校核 水压试验压力 ： t = = 中： P= t = 163 =163力试验前校核球壳应力： T = i + e)4e= (11981 +33)433 = 壳有效厚度按 e = n C = 34 33 液压试验时， T s； 式中：球壳材料在试验温度下的常温屈服点，查表得 s=305 焊缝系数 =： T=05 1 = 结论： 水压试验 合格。 机械工程学院 毕业设计论文 第 20页 共 57页 罐质量计算 球壳平均中径： 12015壳材料密度： 1 =7850Kg/装系数： k=的密度： 3 =1000Kg/料密度： 2 =壳外直径： 12049震设防烈度： 8 度 基本雪压值： q=350N/球面积雪系数： 壳质量 ： 109 = 120152 34 7850 109 = 120983料质量 ： 6 k109 = 119813 09 = 585压试验时液体（水）的质量 ： 6 109 = 119813 1000109 = 900000雪质量 ： 4 106 = 20492 350 06 = 1626温层质量 ： 0保温） 支柱、拉杆及附件的质量 ： 19605作状态下的球罐质量 ： m2+m4+120983+585+1626+0+19605 =142799压试验状态下的球罐质量 ： m1+ 1209830000019605 1040588罐最小质量 ： 机械工程学院 毕业设计论文 第 21页 共 57页 1209839605140588载荷计算 风载体形系数： 数查表： 1 = 2337 17 选取） 风振系数： 1+ 1 = 1+ 本风压值 ： 450N/柱底板底面至球壳中心的距离： 8000压高度变化系数查表得： 2337 17 选取） 球壳附件增大系数： 罐的水平风力 ： 4 106 = 120492 50 06 =04N 震载荷计算 振周期 支柱底板底面至球壳中心的距离： 8000柱数目： n=8 支柱材料 的常温弹性模量： 206 103柱外直径： 325柱内直径： 305柱横截面惯性矩 : I = 64(= (32543054) = 108械工程学院 毕业设计论文 第 22页 共 57页 支柱底板底面至拉杆中心线与支柱中心线交点处的距离： l=5600杆影响系数 : = 1( (3 2= 1560080002(3256008000 ) = 罐可视为一个单质点体系，其基本自振周期 ： T = 1033 142799 80003 10338206 103 108 = 地震力 综合影响系数： 震影响系数的最大值，查表 得 ： 征周期，按场地土类别 及近震查表： 应于自振周期 T 的地震影响系数 ： = ( ( 罐的水平地震力 ： 142799 105N 矩计算 取（ 05 +104 = 105N 104N 故： 105N L 为力臂： L=l = 80005600 = 2400以最大弯矩 ： 105 2400 = 08N械工程学院 毕业设计论文 第 23页 共 57页 柱计算 个支柱的垂直载荷 柱的 重力载荷 操作状态下的重力载荷 ： 142799 105N 液压试验状态下的重力载荷 ： 1040588 06N 柱的 垂直 载荷 最大值 支柱中心圆半径： R = 大弯矩对支柱产生的垂直载荷的最大值 ： (Fi) 104N 拉杆作用在支柱上的垂直载荷的最大值 ： （ Pij） 5600 04N 以上两力之和的最大值： (Pij) = 5600 =04N 机械工程学院 毕业设计论文 第 24页 共 57页 合载荷 操作状态下支柱的最大垂直载荷 ： (Pij) 05 +04 = 105N 液压试验状态下支柱的最大垂直载荷 : i +Pij)06 +104 05 =106N 个支柱弯矩 心弯矩 操作状态下赤道线的液柱高度： 0压试验状态下赤道线的液柱高度： 作状态下物料在赤道线的液柱静压力： 0压试验状态下液体在赤道线的液柱静压力： g109 = 000 09 =壳的有效厚度： e = n C = 34 33作状态下的球壳赤道线的薄膜应力 : (P+ e)4e= ()(11981 +33)433 = 压试验状态下球壳赤道线的薄膜应力 : ( e)4e= (11981 +33)433 = 壳内半径： 壳材料的泊松比： = 壳材料 性模量 ： E = 206 103作状态下支柱的偏心弯矩 : 机械工程学院 毕业设计论文 第 25页 共 57页 1 ) = 105206 103 (1= 05N压试验状态下支柱的偏心弯矩 : 1 ) = 106206 103 (1= 06N加弯矩 操作状态下支柱的附加弯矩 : 6 )= 6206 103 108 206 103 (1 106N压试验状态下支柱的附加弯矩 : 6 )= 6206 103 108 206 103 (1 106N 弯矩 操作状态下支柱总弯矩 : 05 +106 = 06N压试验状态下支柱的总弯矩 : 06 +106 = 07N 支柱稳定性校核 单个支柱的横截面积： A = 4 (= (3252 3052) = 9891械工程学院 毕业设计论文 第 26页 共 57页 支柱的惯性半径： 1089891 = 柱长细比： = 1 中，计算长度系数 。 支柱换算长细比 : = 345192 103 = 柱材料 的常温常压屈服点： s = 345矩作用平面内的轴心受压支柱稳定系数： p = 查 2337 23) 等效弯矩系数： m = 1 截面塑性发展系数： = 个支柱的截面系数 : Z = (2(3254 3054)32 325 = 05N 欧拉临界力 : 2 =206 103 106N 支柱材料的许用应力： c = 230作状态下支柱的稳定性校核 ： (1 9891 +1 105 (106)= c = 械工程学院 毕业设计论文 第 27页 共 57页 液压试验状态下支柱的稳定性校核 ： (1 9891 +1 105 (106)= c = 论：稳定性校核合格。 脚螺栓计算 杆作用在支柱上的水平力 拉杆和支柱间的夹角 ： = 2R 25990.55600 = 拉杆作用在支柱上的水平力 : (Pij) 104 = 04N 柱底板与基础的摩擦力 支柱地板与基础的摩擦系数： 柱底板与基础的摩擦力 ： fs 40588 04N 脚螺栓的选取 因 球罐不需设置地脚螺栓，但为了固定球罐位置，应设置地脚螺栓。每个支柱上的地脚螺栓个数： 2 结论：选取 地脚螺栓。 机械工程学院 毕业设计论文 第 28页 共 57页 柱底板 图 支柱底板 柱底板直径 基础采用钢筋混凝土，其许用应力： 脚螺栓直径： d=30柱底板直径 689 (810)d+ (810)30 +325 = 565625取底板直径 700 底板厚度 底板的压应力： 44002 = 板外边缘至支柱外表面的距离： 700 3252 = 械工程学院 毕业设计论文 第 29页 共 57页 底板材料 常温屈服点： s = 225板材料的许用弯曲应力： b = s = 225 = 150板的腐蚀裕量 ： 3 支柱底板厚度 ： b = 3 b + 33 = 论：选取底板厚度 b = 50 杆计算 杆螺纹小径的计算 拉杆的最大拉力 : (Pij) = 04N 上式中，拉杆和支柱间的夹角 = 。 拉杆材料 选用 ，其 常温屈服点，查表： s = 235杆材料的许用应力： T = s = 235 = 157杆的腐蚀裕量 ： 3拉杆螺纹小径 ： T+ 04157 +3 = 论：选取拉杆的螺纹公称直径为 杆连接部位的计算 子直径 销子直径 : p= 0494 = 械工程学院 毕业设计论文 第 30页 共 57页 式中，销子材料 选用 ，其 常温屈服点： 235子的许用应力： p = 35 = 94论：选取销子的直径为 25 板厚度 c = c= 10422 214 = 中：耳板材料 选用 ，其 常温屈服点： 235板材料的许用压应力： c = = 235 = 214论：选取耳板厚度为 18 板厚度 a = 235235 = 中：耳板材料的常温屈服点： 235 板材料的常温屈服点： 论：选取翼板厚度为 10 接焊缝强度校核 1）耳板与支柱的焊缝 A（见图 七 ）所承受的剪切应力： 机械工程
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