第二章 球罐结构设计

.第二章 球罐结构设计2.1 球壳球瓣结构尺寸计算2.1.1 设计计算参数： 球罐内径：D=12450mm 几何容积：V=974m3 公称容积：V=1000m3球壳分带数：N=3 支柱根数：F=8各带球心角/分块数： 上极：112.5/7 赤道：67.6/16 下极：112.5/7 图 2-1混合式排板结构球罐2.1.2混合式结构排板的计算：1.符号说明： R-球罐半径6225 mm N-赤道分瓣数16 (看上图数的) -赤道带周向球角22.5 （360/16） -赤道带球心角70 -极中板球心角44 -极侧板球心角11 -极边板球心角22 2赤道板（图2-2）尺寸计算： = 2001.4 = 7601.4图2-2 弧长= =7601.4mm 弦长=2Rsin()=2x6225sin()=7141mm 弧长=cos()=cos=2001.4mm 弦长=2Rcos()sin()=2x6225cos35sin=1989.6mm 弧长=2443.3mm 弦长=2Rsin=2x6225sin(）=2428.9mm弦长=2R=2x6225x = 7413.0mm弧长=arcsin()=arcsin() = 7936.4mm极板（图2-3）尺寸计算：= 6204.1=7167.1=9731.7图2-3对角线弧长与弦长最大间距： H= = 1.139mm弦长=5953.3mm弧长=arcsin()=arcsin()=6204.1mm弦长=6204.1=8774.0mm弧长=arcsin()=arcsin()=9731.7mm弦长=2Rsin()=2x6225xsin()=6780.8mm弧长=7167.1mm(1) 极中板（图2-4）尺寸计算：= 4065.2=4663.9=7167.1=6744.0图2-4对角线弦长与弧长的最大间距： A=0.979mm弧长=4778.0mm弦长=2Rsin()=4663.9mm弧长=7167.1mm弦长=2Rsin()=6780.8mm弦长=6421.9mm弧长=arcsin()=6744.0mm弦长=3995.3mm= 1069.6=1194.5=5953.3=6744.0弧长=arcsin()=4065.2mm弦长=7563.3mm弧长=arcsin()=8124.5mm(2) 侧极板（图2-5）尺寸计算： 图2-5 弦长=2Rcos()sin()/A=6421.9mm 弧长=arcsin（）=6744.0mm 弦长 =2Rsin()/H=5953.3mm 弧长 =arcsin()=6204.0mmK=2Rsin()cos()/A=3995.3mm式中 A.H 同前=arcsin()-arcsin（）=9.85mm 弧长=1194.5mm 弦长=2Rsin()=1193.3mm 弧长=1069.6mm 弦长=6183.5mm 弧长=arcsin()=6467.7mm4.极边板（图2-6）尺寸计算：= 1107.6=1194.5=6204.1=8005.8图2-6 弧长=cos()=8005.8mm 弦长=Rcos()=7210.3mm 弦长=2Rsin()/H=5953.3mm弧长=arcsin()=6204.1mm弧长=1194.5mm弦长=2Rsin()=1193.3mm 式中 =arcsin()=10.2M=Rsin()/H=8419.2 =90-+arcsin()=97.55 =2 arcsinsin()=64.25弧长=1107.6mm弦长=2Rsin()=1106.7mm弦长=4600.2mm弧长=arcsin()=4709.4mm弧长=6977.0mm弦长=Rsin()=6621.3mm第四章 强度计算4.1球壳计算设计压力：1.6MPa设计温度：-20 40试验压力：1.6 + H*g*10-6 = 1.76MPa壳壁厚度 球壳材料采用1Gr17，b=450MPa，常温下许用应力为t=150MPa.取焊缝系数：=1.01P110腐蚀裕量C=2mm，钢板厚度负偏差C=0mm，故厚度附加量C=C+C=2mm.液柱高度H： H=K1R=1.6084*6225=9960mm液体的静压力P=gH = 6225*9.8*9960*10-9 =0.061MP计算压力：Pc = 1.76+0.061 = 1.821MP球壳所需壁厚：=38mm1=35.2 + 2 = 37.2mm圆整可取=38mm4.2 接管和法兰的选择接管根据JBM0503-08选用DN25 DN40 DN50接管。法兰由JBT 811994选择。4.3人孔尺寸 组合如下图所示：4.4 盘梯近似球面的螺旋形盘梯的设计计算R1 = R + + t R1-假想圆球的半径；t = 200R1 = 6463R2 =2000r = 3329.2终=149.0R = 6225mm-球罐的内半径= 38mm-球甲壁板厚度t = 200 梯子或者顶平台与球面最小距离R1 =6225 + 38 + 200 = 6463mmR2max = (R12-(R+1 b1)2)0.51 = 5mm顶平台板厚度b1 = 180mm梯子侧板宽R2max =2273mmR2 Qf 取水平载荷F = Qz = 303824N推到弯矩形成的支柱垂直力推到弯矩：M=FL2 = 303824* 2500 = 7.6108 N*mm由M对各支柱产生的垂直力Fi = = Fa = = 30522NFb = = 21579NFc = = 0N剪切力形成的支柱垂直载荷 如图4-8， 水平力F的方向为A向，拉杆构架的方为角AB =22.5，AC=67.5于是：Cij = Cab = = 33555NCbc = =80410NTijmax = = = 91009.5N拉杆直径：d=2()0.5+C = 2()0.5 + 2 =29.2mm取拉杆直径为30mm连接部位强度计算支柱与拉杆，支柱与球壳以及支柱底座等结构图4-13 图4-15相同4.8 销钉、耳板销钉直径的计算 销钉材料选用Q235-A钢d销 =( )0.5 = ( )0.5 = 24.8mm取销钉直径为25mm耳板和翼板厚度计算 耳板和翼板都选用Q235-A钢。耳板和翼板厚度t = = = 17.04mm取耳板厚度为18mm。翼板厚度为9mm支柱附加压缩载荷 本球罐无允许沉降差的数据，为示例起见，以允许沉降误差为1mm计算附加压缩载荷，操作条件下：L = 液压试验条件下：P = Gt = 1327吨L = = = 4.44mmPT = = 1027872NPe = = =149564N载荷组合 在载荷组合中，以每根支柱都可以承受附加压缩载荷计，那么在操作状态下每根支柱的载荷情况最大的一组如下：G0=Pg = 907480N Qmax=Pg+Fc+Cbc+ Pe = 907480 + 0 + 80410 + 149564 = 1137454N(参考支柱载荷组合表得出公式p82)Qt = Pt + Pe = 1345682N此钢许用应力 = 0.89*0.9*235 = 188.235MPa支柱压缩应力= = 107.6 MPa 满足条件Cbc = =80410NF ijmax = Cbc tan= 80410*= 146201N (4764 为支杆每45度角一个所对应的弦长)4.9地脚螺栓地脚螺栓的计算，每根支柱采用2个地脚螺栓，于是：dB = ()0.5+CB = ()0.5+2.0 = 33.47mm采用M36的地脚螺栓4.10支柱地板支柱地板的