承受内压的回转壳JB4732

承受内压的回转壳 团队成员 王学明王兴文陈明濠梁家勇 主讲人 王学明 高端设备创新团队 所谓回转壳体 指壳体中间面是由直线或平面曲线绕其回转轴线旋转一周而形成的壳体 主要内容 范围与符号说明 圆筒 球壳 锥壳 成形封头 锥壳大端与圆筒的连接 锥壳小端与圆筒的连接 变径段 范围与符号说明 使用范围承受内压的回转壳体厚度 当回转壳是圆筒时 当回转壳是球壳时 符号说明Di 回转壳的内直径 mmDis 锥小端与圆筒连接处 锥壳小端的内直径 mmF 壳壁上所考虑点的经向薄膜力 由除内压以外的一次载荷所产生 N mm圆周长度 若此力不均匀 如由风或地震力矩载荷所产生的 则应采用壳体所需最大厚度的载荷 拉伸载荷为正值 注 由重力载荷 偏心载荷 风或地震载荷引起的经向薄膜力 按JB 4710的有关规定计算 Hi 封头曲面深度 mmK 载荷组合系数 见表3 3 pc 计算压力 按表3 1确定 MPaRi 球壳或碟形封头球冠部分的内半径 mmr 碟形封头过渡区的内半径 mmrs 锥壳小端过渡区的内半径 mmSm 设计应力强度 其值见第6章 MPa 锥壳半顶角 回转壳的计算厚度 mm r 锥壳大端或小端连接处的计算厚度 mm 圆筒 仅受内压作用 e为自然对数的底 e 2 71828 7 1 7 2 内压与经向薄膜力F同时作用当F为正值 且超过0 25pcDi时当F为负值时 应按8 6校核圆筒的轴向稳定 7 3 第一强度理论 最大主应力理论第二强度理论 最大变形理论 未用 第三强度理论 最大剪应力理论第四强度理论 能量理论 适用塑性材料 强度理论及其相应的强度条件 圆筒 主应力 强度设计公式 根据前面所讲的第三强度理论 有 将直径换为D Di t 其中壁厚t 将压力换为计算压力Pc 考虑其载荷组合系数K 将改为KSm 则有 故壁厚为内压与经向薄膜应力F同时作用 还是按照第三强度理论 可以推导出壁厚 球壳 仅受内压作用当pc 0 4KSm时当pc 0 4KSm时 7 4 7 5 7 4 仅受内压和径向薄膜力F作用当F为正值时当F为负值时 应校核球壳稳定性 若不存在双轴向压缩时 则按8 6校核球壳稳定 7 6 球壳 对于球壳的主应力为 利用上述的推导方式 内压与经向薄膜应力F同时作用 还是按照第三强度理论 可以推导出壁厚 锥壳 锥壳的计算厚度 应根据载荷情况确定 仅受内压时 7 7 7 8 内压与径向薄膜力F同时作用当F 0且F 0 5pcRic时当F为负值时 按8 6校核锥壳稳定 7 9 锥壳 由锥壳体的应力分析可知 受均匀内压的锥形壳体的最大应力在大端 同样可以推导出壁厚内压与经向薄膜应力F同时作用 还是按照第三强度理论 可以推导出壁厚 封头 封头 半球形封头 碟形封头 冠形封头 椭圆形封头 椭圆封头 球形封头 球冠形封头 半球形封头计算厚度半球形封头的计算厚度可以按照7 4设计计算 封头与圆筒的连接 当厚度不一样时 过渡连接形式采用附录H 注意1 注意2 7 4 碟形封头计算厚度 当 当pc KSm 0 08时 用下式求取 当 Ri 0 002时 封头的设计须按附录A 附录B进行 必要时尚应校核其稳定性 7 10 碟形封头厚度设计时应注意 与封头切线处相接的圆筒段 从封头切线量起应有一段不小于的距离 其间之厚度不小于封头的计算厚度 向较薄圆筒的过渡连接应在此段距离以外 封头设计尚应满足 a 球冠部分的内半径不大于封头内直径 b 封头过渡区内半径应不小于封头内直径的6 且不得小于3倍的名义厚度 椭圆形封头厚度设计 球冠形端封头 球冠封头可做端封头 也可做两端独立受压室的中间封头如7 2所示 封头的计算厚度 7 11 球冠形中间封头 当不能保证在任何情况下封头两侧的压力都同时作用时则应分别按下列两种情况计算封头厚度 取其较大值 球冠形中间封头 当能够保证在任何情况下封头两侧的压力同时作用时 可以按封头两侧的压力差进行设计 当封头一侧为正压 另一侧为负压时 则必须按封头两侧的压力差进行设计 与封头连接的圆筒 在任何情况下 与球冠形封头连接的圆筒厚度应不小于封头厚度 否则 应在封头与圆筒间设置加强段过渡连接 圆筒加强段的厚度 r应与封头等厚 端封头一侧或中间封头两侧的加强段长度均应不小于 如图7 2所示 对于碟形和椭圆形封头 内压以外的载荷影响应按附录A 附录B及附录K确定 对于封头的锥形或球形部分 组合载荷的影响可按7 3 7 4及7 5中的方法处理 与封头连接的圆筒 锥壳大端与圆筒的连接 本条规定适用于仅受内压 具有同一回转轴且采用对接焊缝的锥壳大端与圆筒的连接 焊缝接合处与另一接合处或总体结构不连续处的距离应不小于 凡半顶角者 查图7 6 若比值与 值得交点位于曲线左上方 连接处圆筒和锥壳的厚度分别按7 3与7 5计算 比值与 值得交点位于图7 6曲线右下方时 在连接处邻近的锥壳和圆筒必须予以整体补强 补强体的厚度按下式计算 其中Q值以比值及半顶角 值查图7 7确定 且规定 a 任何情况下 值不得小于按7 5计算的厚度 b 连接处的圆筒段 应增加厚度的长度范围不小于 c 连接处的锥壳段 应增加厚度的长度范围不小于 锥壳小端与圆筒的连接 本条规定适用于仅受内压 具有同一回转轴两元件且采用对接焊缝的锥壳小端与圆筒的连接 焊缝接合处与另一接合处或总体结构不连续处的距离应不小于 凡半顶角 45 者 查图7 8 若pc KSm比值与 值的交点位于曲线左上方 连接处圆筒和锥壳的厚度分别按7 3与7 5计算 45 pc KSm比值与 值的交点位于图7 8右下方时 连接处的锥壳和圆筒必须予以整体补强 补强的厚度按下式计算 其中Q值以pc KSm比值及半顶角 值查图7 9确定 7 13 且规定 任何情况下 r值不得小于距离连接点处的按7 5计算的锥壳厚度 连接处的圆筒段 应增加厚度的长度范围不小于 连接处的锥壳段 增加厚度的长度范围不小于 锥壳小端与圆筒连接处的过渡连接当半顶角45 60 的范围内 小端连接处必须采用折边过渡连接 见图7 10 过渡区的转角半径为rs 0 05Dis 且不小于锥壳过渡区厚度的3倍 小端过渡区的厚度 按式 7 13 计算 但其中的Q值由图7 11查取 同时尚应满足下列要求 任何情况下 过渡区的厚度应 r应不小于过渡区相接点的距离为处的锥壳按7 5计算的锥壳厚度 与过渡区相接的圆筒段 厚度应与过渡区厚度 r相同 此增加厚度的长度范围应不小于 与过渡区相接的锥壳段厚度 应与过渡区厚度 r相同 此锥壳段的长度应不小于 变径段 本条规定适用于仅受压力载荷的轴对称变径段的设计 当同时作用有其他载荷时 应按附录A 附录B及附录K进行分析 本条规定不适用于由其他元件